碾压混凝土拱坝仿真设计与新结构

在对碾压混凝土拱坝理论基础研究的基础上，提出了碾压混凝土拱坝仿真设计新思想，并通过科研和设计成功修建了两座碾压混凝土拱坝，即福建溪柄碾压混凝土薄拱坝和新疆石门子碾压混凝土拱坝，提出人工短缝新结构以释放应力．铰结拱新结构提前蓄水和柔性拱新结构使坝体和基础变位协调而应力不恶化等新结构形式，并经过工程验证了新结构的合理性。     

普定碾压混凝土拱坝布置和结构设计

普定碾压混凝土拱坝筑坝新技术研究是国家重点科技攻关项目专题之一。依托这一成果建成的普定碾压混凝拱坝，采用坝身泄洪，整体式坝体结构，不设施工缝，仅在溢洪道两侧各设一诱导缝，以减小施工干扰，限制坝体裂缝，加快施工进度；采用碾压混凝土自身防渗，挡水运行表明坝体无渗水，完全达到设计要求，拱坝基础垫层采用外掺ＭｇＯ常态混凝土，结果垫层混凝土的施工缝一直处于受压状态，避免了裂缝的产生。普定碾压混凝土拱 坝和结     

普定碾压混凝土拱坝防裂结构设计

碾压混凝土拱坝一般是通仓全断面薄层碾压、连续施工，如何防止碾压混凝土拱坝裂缝产生或限制裂缝产生的位置并对其进行处理，是碾压混凝土拱坝设计的一个关键问题。设置横缝及灌浆系统是普通拱坝防裂的成熟技术。普定碾压混凝土拱坝采用“诱导缝”形成坝体横缝并设置相应的灌浆系统，用于坝体的防裂。诱导缝是靠自身承受放大的拉应力而成缝的，因此，诱导缝必须布置在拉应力较大的部位。普定碾压混凝上拱坝布置２条诱导缝，具体采用双向间断的结构型式，用预制混凝土块形成。缝内埋设两套灌浆系统，供出现裂缝时灌浆使用。试验分析及蓄水运行表明，普定碾压混凝土拱坝设置诱导缝的位置和数量是合理的，对改善坝体应力和预防裂缝起了重要作用。     

碾压混凝土拱坝的温度控制与接缝设计

碾压混凝土应用于重力坝已获成功,它能否成功地应用于拱坝,关键在于温度控制和接缝设计问题能否得到妥善解决。本文首先给出了碾压混凝土拱坝中温差的计算方法,然后提出碾压混凝土拱坝中控制温度应力的方法,布置坝体接缝的原则和接缝的构造。     

普定碾压混凝拱坝防裂结构设计

碾压混凝土拱坝一般是通仓全断面薄层碾压、连续施工，如何防止压混凝土拱坝裂缝产生或限制裂缝产生的位置并对其进行处理，是碾压混凝土拱坝设计的一个关键问题。设置横缝及灌浆系统是普通拱坝防裂的成熟技术。普定碾压混凝土拱坝采用“诱导缝”形成坝体横缝设置相应的的灌浆系统，用于坝体的防裂。诱导缝是造自在受放大的瓣力而成缝的，因此，诱导缝必须布置在拉应力大的部位。普定碾压混凝土拱坝２条诱导缝，具体采用双向间断的结     

整体浇筑堆石混凝土拱坝拱梁分载法分析研究

贵州省遵义市地处气候温和地区,为了充分发挥堆石混凝土拱坝的优势,在取消振捣/碾压和冷却水管温控措施的基础上,简化坝体构造与施工、加快施工进度,在保障工程建设质量和安全的前提下,提出了不分横缝,整体浇筑的堆石混凝土拱坝。本文针对绿塘、龙洞湾、沙千和风光4座整体浇筑堆石混凝土拱坝,采用拱梁分载法进行应力分析,对拱圈封拱温度的选取,自重荷载处理方式,坝体与地基材料参数对拱坝应力的影响等开展研究,对4座拱坝的安全性进行论证,建议了辅助温控措施,并提出了整体浇筑堆石混凝土拱坝拱梁分载法应力复核方法及其控制标准:应根据拱坝实际浇筑温度估算拱坝每个拱圈的计算封拱温度,参照混凝土拱坝设计对坝体与地基材料参数进行取值,采用拱梁分载法进行拱坝应力复核,相应的允许应力标准初步可按照1.5～2.0MPa控制。本文提出的分析方法除可以应用于整体浇筑堆石混凝土拱坝以外,对整体浇筑的碾压混凝土拱坝和砌石拱坝也有重要参考价值。     

沙牌碾压混凝土拱坝结构分缝设计研究

沙牌碾压混凝土拱坝高 130m ,具有混凝土工程量大、全年施工、坝体应力水平高、温控措施简单等特点。由于碾压混凝土在施工期的水化热温升要影响拱坝的最终应力状态 ,坝体可因温降收缩而产生贯穿性裂缝 ,从而影响拱坝的整体稳定性 ,因此 ,降低温度作用对坝体的不利影响 ,选择适合碾压混凝土施工的坝体结构分缝设计 ,对高碾压混凝土拱坝设计尤其关键。本文主要介绍沙牌拱坝在这方面的设计研究成果     

温降和水库蓄水引起的碾压混凝土拱坝裂缝分析

施工温降是引起碾压混凝土拱坝裂缝的主要荷载。均匀温降作用下拱坝在裂缝前整个断面处于受拉状态，最大拉应力出现在拱端上游面和拱冠下游面。均匀温降使碾压混凝土拱坝全断面受拉，坝体形成深层的或贯穿性的裂缝对拱坝的危害较大。施工温降在水库放空时所产生的裂缝深度一般比水库蓄满时大。水荷载所产生的压应力可以部分或全部抵销温降所产生的拉应力。一般来说，上游水荷载对拱坝的作用更大，它在拱圈大部分区域产生很大的压力，因而使裂缝的扩展受到抑制。用水平拱作为计算图形进行结构分析，能较好地反映出碾压混凝土拱坝的应力和裂缝状况；混凝土的钝裂缝带模型用于有限元断裂分析和确定裂缝扩展深度比较方便。     

下桥水电站碾压混凝土拱坝设计

下桥水电站碾压混凝土拱坝采用同圆心、等外半径变内半径的单曲拱坝,最大坝高67．5m,坝体分缝仅在左右拱端各设一道诱导缝,缝面结构简单,满足碾压混凝土大仓面快速施工的要求,坝体温度未冷却至稳定温度场即可蓄水发电,具有重复灌浆功能。拱坝采用坝顶溢流挑流消能型式,设置新型的三坎式水垫塘,消能效果良好。     

蔺河口水电站碾压混凝土拱坝设计

蔺河口水电站大坝为碾压混凝土双曲拱坝。针对碾压混凝土大仓面快速连续上升的施工特点，大坝布置力求简单，大坝基础排水采取自流方式，不设集水井和爬坡廊道。应力计算考虑坝体混凝土温度未冷却到稳定温度场或准稳定温度场时拱坝蓄水工况，相应接缝灌浆设计具有重复灌浆功能，以保证大坝的运行安全。     

基于温度应力仿真的碾压混凝土拱坝诱导缝开裂分析研究

诱导缝作为碾压混凝土拱坝结构防裂措施,能否在坝体温度下降时率先开裂,以消散温度应力,是控制坝体温度裂缝的关键。应用大型有限元分析软件ANSYS,采用薄层实体接缝单元模拟诱导缝,考虑施工期至运行期全过程瞬态温度荷载,通过三维有限元温度应力仿真分析和诱导缝开裂情况分析对全部采用"诱导缝"分缝形式的某碾压混凝土拱坝进行可行性研究。结果表明:坝体高拉应力区设置的诱导缝,在做好缝端处理,消除诱导缝与地基接触部位应力集中的条件下,能够有效地释放坝体应力,保证坝体在温度荷载下的运行安全。仿真分析结果可为该碾压混凝土拱坝的温度控制、裂缝预测及其预防提供参考依据。     

考虑施工期至运行期全过程温度荷载作用的高碾压混凝土拱坝结构分缝研究

在碾压混凝土拱坝设计中,选择合理的分缝方案是改善坝体应力分布、保证大坝安全的关键技术问题。本文对万家口子碾压混凝土拱坝,根据碾压混凝土坝的实际成层浇筑过程和施工期的温度作用,通过三维有限元数值仿真计算,对设置8缝、10缝和不设缝情况下的坝体应力和位移分布规律进行分析和比较,并探讨了诱导缝的作用以及设置诱导缝的利弊。最后,确定了8缝方案为最优方案。计算结果表明,对坝体设置诱导缝可以有效的释放坝体应力。但坝体分缝条数不宜过多。     

碾压混凝土高拱坝设计新方法

控制拱坝的裂缝是拱坝设计中必须认真解决的问题，而消除施工期水化热温升的不利影响，是碾压混凝土高拱坝设计中的关键。为此，结合沙牌碾压混凝土拱坝的设计研究及应用经验，提出了预制混凝土重力式模板成缝技术和碾压混凝土预埋高聚乙烯冷却水管降温技术为基础的碾压混凝土高拱坝设计新方法。这种方法适合碾压混凝土高拱坝特点，较好地解决了碾压混凝土高拱坝设计的关键问题，其设计思想明确，能使碾压混凝土高拱坝设计规范化、标准化。     

高薄碾压混凝土拱坝设计创新与实践

碾压混凝土拱坝具有施工快、材料省、开挖小等优点,是适合高山峡谷地区的优秀坝型。但由于采用薄层碾压施工,层间强度低于本体、层面渗流问题突出,具有显著的各向异性的特性;且高碾压混凝土拱坝在一个枯水期难以浇筑完成,汛期需要临时成拱挡水度汛;碾压层面渗流问题较突出,坝体排水要求高。上述这些设计、施工难点成为制约该坝型进一步发展、推广的关键因素,需要有所突破。针对高薄碾压混凝土拱坝上述技术特点,依托三里坪、云龙河两座高薄碾压混凝土拱坝,研究提出了“强拱弱梁”的设计理论和方法、“下诱上横”组合式分缝、坝体立体网格排水系统等一系列创新技术。上述新技术已成功应用于工程实践,推动了碾压混凝土坝的技术进步,可供同行参考借鉴。     

高碾压混凝土拱坝中的构造缝问题研究

为了控制施工期温降引起的坝体裂缝，国内外已建成的几座碾压混凝土拱坝普遍设置了诱导缝。我国在国家“八五”科技攻关过程中深入研究了诱导缝的作用和合理布置问题，提出了诱导缝等效强度计算模型和断裂判别式以及有效作用范围估计方法，为诱导缝设计提供了理论依据，并对高碾压混凝土拱坝设置少量横缝的作用和适用条件提出了依据。     

碾压混凝土拱坝开裂研究的进展

近年来碾压混凝土拱坝快速发展，已经跃上了百米级高度的台阶。尽管高粉煤灰掺量使得碾压混凝土水化热较低，但由于采用通仓连续碾压的施工方式，使得碾压混凝土高拱坝的温度裂缝问题依然十分突出。从坝体分缝、拱坝开裂理论分析以及碾压混凝土材料、施工技术、理论计算等方面进行了探讨，分析了今后碾压混凝土拱坝裂缝控制的发展方向。     

碾压混凝土拱坝成缝新技术

沙牌碾压混凝土拱坝成缝技术以诱导缝、横缝组合为重点，在国内外成缝经验的基础上，深化分缝结构及接缝灌浆系统，提出了适应于碾压混凝土拱坝特点的预制混凝土重力式模板成缝和接缝重复灌浆新技术，并成功应用于施工。在碾压混凝土拱坝分缝上也有所创新和突破，为100m以上高碾压混凝土拱坝的设计积累了重要经验。     

下诱导缝上横缝的碾压混凝土拱坝分缝设计

云龙河三级水电站碾压混凝土拱坝坝址为典型的"V"形狭窄河谷,由于采用了通仓碾压和连续上升的施工方式,合理的分缝设计对改善坝体应力条件、保证大坝安全尤其重要。结合云龙河三级水电站拱坝的特点,首次提出了"下诱上横"的碾压混凝土拱坝分缝新技术,该分缝设计可保证施工期低高程坝体联合抵挡汛期洪水,浇筑完成后在预定位置张开成缝以利于后期封拱灌浆。经计算分析,并通过实际施工过程及运行阶段验证,该分缝设计是合理的,可为类似工程提供借鉴。     

碾压混凝土拱坝设人工短缝的应力释放及止裂作用

大仓面碾压混凝土拱坝横缝少，整体性好，仓面准备工作量少，浇注工艺简化，施工速度快，省水泥和温控措施，但施工期内外温差约束强，运行期均匀温降及温差应力大。拱结构研究表明：在上游坝肩拉力区设人工折缝，将折缝缝端置于低应力区，下游面拱冠设径向短缝，可以大大减少或消除温度和水压引起的拉力；从近缝两侧有限元节点位移差直接求得缝端应力强度因子，和缝端止裂措施组合韧性比较，可以保证人工构造缝的稳定。该设计已用于碾压混凝土工程，实测表明在超高水位下运行时人工短缝张开小于1mm，止裂措施后实测应变小于37个微应变，止裂效果好，人工缝保持稳定。