连拱坝的应力分析

各种混凝土壩中,以连拱壩和拱壩最为经济,它在我国将有广阔发展的前途。本文就我们在佛子嶺和梅山两个连拱壩中所采用的应力分析方法,作一概括介绍,并提出一些新的解答和见解以及某些计算方法上的简化(包括壩垜分析的基本假定,应力函数法,温度应力,拱座角变位系数及面板分析等方面)。     

支墩壩温度应力的近似分析

在气温和水温的作用下,支墩与壩面具有不同的温度,因此而产生十分复杂的温度应力。本文提供一个近似的计算方法。首先将支墩与壩面沿其接触面切开,则在不同温度的作用下,支墩与壩面之间将产生变位差。然后沿此面施加一对本身互相平衡的剪力,大小相等,方向相反,其分布状态由支墩与壩面沿其接触面必须具有相等的变位的条件决定之。剪力求得后,即可计算壩内应力。应用这个方法也可以计算壩面混凝土的收缩或湿胀在壩内所引起的应力以及在水压和自重作用下壩面对支墩应力的影响。这些在按现行弹性力学方法计算支墩壩时均无法考虑。     

论流溪河工程拱壩设计中的若干问题

本文旨在论述流溪河拱壩工程在设计中一些主要问题。拱壩最大壩高82公尺,壩顶弧长255.5公尺,位于一V形山谷中。壩体大不同半径和厚度拱壩并采用壩顶溢流形式。工程设计及施工已接近完成。本文首先探讨了拱壩壩头岩基具有节理和裂隙时在不同荷载下的稳定问题。推荐了决定系数的方法和公式。其后就现有的拱壩各种放力分析方法进行了论述并认力悬臂拱法(或称试载法)较为适用。本文对于试载法提出了改进步骤,利用这些改进步骤并借用一定数量的基础和拱圈变形常数表则计算应力分析和包括基础变形的圆拱变位可大大简化并无损其精度。在分析中所需数表将另著文介绍。控制拱壩温度和确定温度应力问题在拱壩设计和施工中也极关重要。本文论述了温度控制的各种原理和计算方法,并描述了本工程所采用的措施。对于拱壩温度应力的分析原理曾加论述。最后曾就拱壩壩顶溢流问题加以简述。有关此项新颖问题的设计,需待进一步研究并进行模型试验。     

瑞士拱坝的发展

瑞士的第一批拱壩——蒙萨利万及普法芬什普伦格——是在1919年—1921年建造的。现在拱壩重新获得推广。瑞士国内已设计好的及目前正在建造的拱壩高度达237公尺,混凝土量达200万公方(莫瓦晋壩),而混凝土的平均容许压应力从20公斤/公分~2增加到100公斤/公分~2。     

瑞士拱壩的發展

瑞士最初的拱壩——蒙薩尔凡和潑法芬西龙克——建于1919～1921年。現在拱壩重新又得到广泛的发展谌鹗抗鷥仍O計和施工的拱壩高度达237公尺,混凝土量达2百万公方(毛吳阿金拱壩),混凝土平均容許受压强度由20公斤/平方公分上升至100公斤/平方公分。     

連拱壩的横向地震应力分析商榷

(一)前言中国水利1957年第6期曾刊载黄文熙同志著二文:(一)横向地震时连拱壩结构作用的分析;及(二)对佛子嶺水库和梅山水库连拱壩设计(关于横向地震部分)的讨论。前文提供了横向地震时连拱壩切割成连拱框架来分析的方法,后文指出佛子嶺连拱壩横向地震应力分析方法(即垜按整体分析)是基本错误的。按连拱壩的地震应力分析方法曾引起各方人士的注意,并曾进行了多次争论。主要分     

响洪甸重力拱壩大体积混凝土的冷却

一、概论大体积混凝土壩由于水泥水化热而使温度升高,当冷却后混凝土发生收缩,而基础岩石是不收缩的,因此限制了混凝土的自由收缩,致使壩身产生裂缝。另外由于壩面的混凝土散热较快,先产生收缩,但壩体内部的混凝土仍处于高温状态,并限制了表面混凝土     

坝内压力输水钢管附近坝体应力计算图表化

一、前言在砼壩体中,设置压力输水钢管或孔口,将改变原来壩的应力状态,在管周附近,因应力重分布而产生应力集中现象,影响壩身的安全,必须在周边配置一定数量的钢筋。在壩工设计中,高水头大直径压力输水钢管附近的应力计算,过去理论上一直没有很好的解决。复杂技术问题,以往在许多工程设计中都采用厚薄筒及孔口等近似的方法来进行计算,这同实际情况是有出入的。苏联为了进行克拉斯诺雅乐斯克等高水头巨型水电站的设计,由全苏水工科学研究院及森林工业科学研究院,应用弹性理论平面问题,分别     

壩体应力分析的光彈性試驗

水力建設工程,正象一切其他工程一样,許多結構应力都是非常复杂。就拿混凝土重力壩来說,虽有不少計算方法,但都只能經过很多假設,近似計算。至于較复杂的壩型,如空心壩,計算起来就感到不那样容易。而光弹性实验却能适应这些要求,可以给出較     

温度应力的光弹性研究——拱坝引水钢管的温度应力分析

一、前 言 温度荷载常常被作为特殊荷载来考虑.但是,混凝土开裂的主要原因却往往是由于过大的温度应力所造成.因此,温度应力的研究已成为水工结构应力与稳定分析的重要课题之一. 水工混凝土结构中温度应力的计算十分复杂.因此,常借助于实验手段来确定结构的温度应力分布. 在高温电阻应变片法、云纹法或热光弹性法等各种实验方法中,热光弹性法具有较     

施工期混凝土进料线交通洞衬砌温度应力分析

利用弹性地基梁温度应力计算理论,分析得到交通洞混凝土衬砌开裂的主要原因是温度应力。低温季节,衬砌混凝土水化热降温阶段加强表面保温,可有效地降低温度应力;高温季节,降低混凝土的浇筑温度是一项十分有效的温控防裂措施。     

法国近代水电站建设施工的特点

(一) 紀乃壩水力樞紐苏联国家动力出版社今年出版了一本“法国和摩洛哥的壩工”,介紹了法国近年建造的鮑尔、紀乃兩个混凝土壩和西尔旁松土壩,以及摩洛哥的棉錫拉哈馬其混凝土壩的內容,包括設計和施工上的特点。其中紀乃(Tignes)是法国最高的混凝土拱壩,壩高160     

温度作用是重力拱坝损坏的原因之一

坝体周围的环境温度波动导致了坝体混凝土内温度相对于接缝灌浆时温度的变化。一座重力拱坝的热学性能是由坝体的几何特征、混凝土的弹性及热学性能、环境温度和水温的演变及全球日均太阳辐射特性来确定的。由于温度变化而使混凝土产生的应力必须与坝体的整体特性及基础与拱肩对坝的位移所加约束条件综合考虑。由于拱坝结构的超静定特性引起的混凝土应力状态的重大改变往往出现在拱圈中，所以温度引起的应力则是产生坝体裂缝的主要原因之一。正确地估计环境温度的可能影响对了解和调整坝内应力状态是至关重要的。     

寒冷地区特高拱坝夏季封拱灌浆问题研究

由于工程进度的制约,夏季封拱灌浆常常不可避免。寒冷地区封拱温度低,夏季气温与封拱温度的差值大,夏季封拱时外界热量倒灌导致表层混凝土不能冷却至封拱温度。为此,运用有限元仿真分析方法研究了寒冷地区高拱坝夏季封拱灌浆问题。仿真计算结果表明,表层混凝土不能冷却至封拱温度,会导致冬天时较大的温差以及温差沿坝厚方向较大的梯度,从而产生表面高应力。加强表面保温、加强表层混凝土冷却、运用表面洒水喷雾等措施能减小夏季辐射热等措施能降低表层混凝土的温差荷载,进而减小表面高应力。     

江垭碾压混凝土拱围堰温度荷载的计算及温度控制设计

江垭碾压混凝土拱围堰每一铺筑层碾压完成后即成整体，其工作条件与常规拱坝显著不同。施工期碾压混凝土的温降作拱围堰温度荷载的一部分将在堰体现人产生较大的温度应力，共梁分载法进行应力分析计算时，如仍沿用美国垦务局修正经验公式计算功，共结果显然是不合理的。文章比较详细地介绍发江垭碾压混凝土拱围堰温度荷载的分析计算及温度控制设计的情况，可从今后同类型工程设计参考。     

磨子潭水库大体积肋墩坝的设计和施工

磨子潭水库是淠河上游的一个水库,在佛子岭水库以上,水库的任务是防洪和发电,总库容2.88亿公方,水电装机16,000瓩,年度能6,102万度,防洪方面配合佛子岭溢洪道扩大工程可保障佛子岭壩身千年一遇洪水不漫顶。控制流域面积670平方公里,枢纽工程有大体积肋墩壩一座,计划壩长343公尺,最大壩高约80公尺,隧洞一道,溢洪道一座,水电钢管一道及水电站一座,水库工程从1956年开工,目前正在浇筑壩体混凝土.大体积肋墩壩是一种比较新型的支撑壩,迄今仅有50多年历史,据我们现有资料统计,世界上已建成的约有30余座,最高者为110公尺,这种壩型的构造型式和结构性能在重力壩和薄型支撑壩(如连拱壩,平板壩)之间,也具备两者的优点,是一种很有前途的壩型。在进行大体积肋墩壩设计之初,先要选定各个肋墩的主要尺度,包括:(1)挡水面宽度,(2)上下游面坡度和(3)断面尺寸等三项,按照在同时满足稳定和应力的要求下,使整个壩的总造价为最小的原则来进行选择;挡水面的宽度宜尽量增大,但应考虑肋墩头部混凝土的温度和收缩影响。断面尺寸的最小厚度,应能满足抗渗耐久、施工以及国防的要求。上下游面坡度与肋墩断面尺寸或体积数量有关,应由稳定,应力及经济等各项比较计算确定,在初步比较时,肋墩挡水面宽度对肋墩基本断面的厚度的比值 S 应根据肋墩的最大高度,最小厚度及最大挡水面宽度而定。上下游面坡度对体积数量的关系,可利用肋墩的基本断面(即假定肋墩为一平均等厚三角形断面)来计算,按照不同的 S 值在满足稳定和上游面不发生拉应力的条件下可直接定出最小的体积数量和相应的上下游面坡度,再作进一步断面尺寸的比较。经过比较,磨壩采用的各项尺度,按最大挡水面宽度18公尺,肋墩最小厚度2.8公尺选定结果为:上游面坡度在壩高80～20公尺为1∶0.5,20～10公尺为1∶0.4,10公尺以上为1∶0.3,下游面坡度为1∶0.4,断面尺寸(详见图7断面Ⅲ)大体积肋墩壩的稳定分析包括(1)抗滑稳定的核算(2)横向地震时倾复稳定和应力的校核(3)肋墩横向自由振动周期的计算(4)肋墩抵抗纵向弯曲的计算,磨壩稳定分析成果为:(1)抗滑稳定安全系数的最小值,Kc=1.0(f=0.7,c=0);K′_c=4.44(f_o=0.65,c=31公斤/公分~2);K_щ=1.03(谢尔康诺夫计算法);Kck=1.56;(2)抗横向倾复安全系数的最小值 K_o=5.40,横向地震时肋墩底部正应力σYmin1.20公斤/公分~2(压应力),(3)肋墩横向自由振动周期(最大值)T_o=0.366秒(E=2.6×10~6公斤/公分~2),0.466秒(E=1.6×10~6公斤/公分~2)(4)抗纵向弯曲安全系数(取壩高20公尺处平行下游面的截取断面)ξ=9.4。大体积肋墩壩的应力分析是研究各个肋墩内应力分布的情况,肋墩的应力分析严格地说应该是一个三向的问题。目前一般将肋墩分成若干个平面问题来研究,一为肋墩在与壩轴垂直的平面问题(即壩身侧向断面),一为与上述平面相正交,垂直于上游面的平面问题,前者用以研究肋墩平面的应力,后者则为研究肋墩头部的应力。肋墩平面的应力分析一般采用(1)应力函数法(2)几何法和(3)简捷法,磨壩采用简捷法分析。肋墩头部的应力采用应力函数法的有限差分方程计算,(即纲格法)。磨壩肋墩平面应力分析结果。肋墩内最大第一主应力在壩高80公尺(下游面)为28.7公斤/平方公分,最小第二主应力在壩高80公尺(肋墩中部)为-2.3公斤/平方公分。最大主切应力为14.53公斤/平方公分。壩体施工原来是用隧洞一期导流,但由于隧洞开工时间较迟,来不及待它鑿通后再进行围壩合龙闭气和壩基清理,后来改用三期导流的办法,第一第二期是在左右各半个河床内导流,第三期是在壩身内预留的二个底孔和隧洞中导流。这样就使得壩基土方石方的开挖和混凝土的浇筑有可能可以分区进行交义作业,大大提前了施工的进度。壩基开挖都采用鑽孔爆炸,最后用人工将震裂松动的石块全面加以剥除整修。壩基的土方工程由于二山复盖层很厚,最深处达18公尺,为加速风化土石层的开挖曾采用小型洞室爆破,效果良好,并不影响壩的基础,混凝土粗骨料采用河床中的卵石,最大粒径采用150公厘,河水经化验有浸蚀性,故渗加白土混合材。~#500普通水泥中掺加20％,仍能满足强度,抗冻(M_(30))抗渗(B_9)的要求。水泥加混合材在每公方混凝土中的用量~#170(九十天强度)为160公斤,水灰比为0.65。~#140(九十天强度)为149公斤,水灰比为0.7。混凝土熟料均用小矿车输送,壩身下面20公尺高部分全用排架桥向下翻倒浇筑,排架以上部分用钢塔升高,二山坡用卷扬道,二山顶则另有拌和场,壩身混凝土的最高日浇筑量为25,00公方,最高月浇筑量为45,000公方,从1956年12月起开始浇混凝土到1957年7月水库可起拦洪作用.     

拱座接触应力的分布与改善

本文用简化计算得到了拱座处混凝土拱坝和岩基接触应力的弹性理论解表达式;给出了不同荷载形式下的应力分布状态;并研究了不同弹模比及泊松比对应力分布状态的影响。在同样条件下,将理论解与有限元解的结果进行了对比,以便确定有限元方法在计算接触应力时的适用范围,并讨论了局部灌浆措施对改善接触应力的作用。     

水工有压隧洞弹性温度应力计算

一、概述混凝土是抗拉强度低于抗压强度的材料,往往由于降温与荷载联合作用时产生的拉应力而开裂,因此,对隧洞进行弹性温度应力计算,就成了设计中必不可少的重要部分。对这个问题,我国以往的文献,如《水工混凝土结构的温度应力与温度控制》中给出了温度为时     

碾压混凝土拱坝封拱温度场的仿真分析

混凝土坝的裂缝是一个带有普遍性的现象,因此有"无坝不裂"的说法。在大坝裂缝事故中,除少数裂缝是因结构不合理或地基不均匀沉降引起之外,大部分是由温度应力引起的。目前,普遍采用的拱梁分载法计算拱坝温度荷载难以描述拱坝在荷载作用下开裂状态。基于这一点,本文采用ANSYS有限元数值仿真技术、考虑混凝土材料的非线性,对某处于初设阶段的碾压混凝土拱坝采用混凝土多参数强度准则(非线性有限元法)进行计算。根据初设阶段资料和混凝土拱坝设计规范的要求对大坝关键部位进行等效应力计算并分析坝基面开裂状况,并对大坝封拱温度取值进行专门分析。在满足应力控制标准和施工可行的情况下提出合理的特征拱圈封拱温度值,以供设计人员参考。     

桩基承台大体积混凝土温度应力与防裂

根据一维热传导理论 ,计算了承台大体积混凝土的温度场 ,从弹性地基上长条板受力计算模型出发 ,分析了其温度应力的变化规律 ,可作为判断承台大体积混凝土是否开裂的依据 ,分析中考虑了混凝土的弹性模量、徐变等物理力学参数随龄期变化对承台温度应力的影响 ,并给出了施工现场温度裂缝控制的一些建议