消除混凝土坝坝踵拉应力集中的一种结构措施——设置坝踵块

混凝土重力坝及拱坝的坝踵是拉应力集中区,容易开裂,对大坝的安全运行有重大影响,国内外已有多座拱坝产生了严重的坝踵裂缝.为消除混凝土坝坝踵的拉应力集中,建议在基础灌浆廊道周边混凝土内设置两条结构缝,一条是从基础廊道至上游面的水平缝,另一条是沿廊道下游面至建基面的垂直缝,这两条缝把坝踵区的混凝土从坝体中分隔出来,形成独立的坝踵块,从结构上改善了坝踵的受力条件;同时给出了坝踵块的设计原则.     

重力坝厂房坝段应力及变形的有限元法复核

利用有限元软件ANSYS对已建故县的水库混凝土重力坝在两种工况下的应力和变形进行复核。复核结果为：最大拉应力出现在坝体坝踵处,达2.654 MPa,最大压应力出现在坝址处,为-5.06 MPa。从坝体基础的位移计算结果来看,与运行期观测数据较吻合,就整个坝体而言,绝大部分处于受压状态,但坝踵处与基岩接触面的局部有应力集中。     

基于模型试验的非溢流重力坝应力应变分析

采用模型试验法对某水利枢纽工程非溢流重力坝横断面上的应力和位移进行了试验研究,结果表明:坝体上游面出现了显著的拉应力集中现象,最大值出现在坝踵处,同时下游面出现了较大的竖直压应力,最大值出现在坝趾处,但应力值均小于坝体混凝土和地基的抗拉及抗压强度;坝体位移处于弹性状态,大坝运行状态较为正常.     

小湾拱坝诱导底缝的三维有限元分析

根据小湾水电站拱坝虚设结构诱导缝的实际工程要求，采用三维有限元和子模型方法分析研究坝踵处的应力、应变和变形特征，分析研究了设缝对拱坝整体结构的影响。研究结果表明，设缝后拱坝整体刚度略有降低，但对拱坝整体安全性影响很小；诱导缝位于拉应力区，可以起到释放拉应力的作用，可改善坝踵应力状态，综合考虑施工因素，设缝是合适的；蓄水后诱导缝处于张开状态，须确保止水可靠，以防水力劈裂；缝端廊道周边存在拉应力，局部己超过混凝土的抗拉强度，应加强配筋以限制裂缝开展；设缝高程处坝体有效截面减小，抗剪能力略有降低，但不致出现剪切破坏。     

重力坝计算与实测坝踵应力差异中扬压力作用研究

坝踵应力是评价重力坝安全的重要指标,按无拉应力准则设计的重力坝采用有限单元法分析时往往出现较大的拉应力,但实际工程中未见观测到拉应力的报道,有的甚至出现较大压应力,同时实测应力变幅往往远小于计算值。本文统计了国内外24座重力坝观测结果,分析了坝踵应力蓄水前后变化特点,以一典型重力坝断面为例,采用材料力学法和有限元法对坝踵应力进行计算,对比分析了理论坝踵和实测坝踵应力变化规律,重点研究了扬压力对两个坝踵点应力贡献作用,揭示了计算和观测坝踵应力差异的原因之一。结果表明：理论上的坝踵应力是坝踵基岩一侧计入扬压力作用的有效应力,实测坝踵应力则是距基础一定距离、坝体混凝土内部的总应力,两者存在一个与扬压力接近的应力差;按无拉应力准则设计的重力坝,坝内测点不会出现拉应力,最小压应力为0.5～1.0倍的上游水头;实测坝踵的有效应力取决于渗流场和孔隙水压力系数(B系数),该点渗透压力变幅小于上游水头且存在滞后,致使应力变幅明显小于理论坝踵应力变幅;扬压力在理论坝踵和实测坝踵的作用差异是实测与计算坝踵应力差异显著的重要原因之一。     

高土石坝廊道与防渗墙定向支座连接型式研究

建在深厚覆盖层上的高土石坝,混凝土廊道与防渗墙的应力变形性状十分复杂,针对深厚覆盖层上高土石坝防渗体系的受力特点,提出对廊道与防渗墙之间可设置定向支座连接型式,并开展了有限元分析,研究了刚接、定向支座两种不同的连接型式以及定向支座接头嵌固时机对防渗墙应力变形的影响。结果表明:定向支座型式的主要优点是在完建期允许防渗墙能自由伸入廊道,与防渗墙顶端刚接廊道的传统结构型式相比,能充分减小上部坝体的巨大自重经过廊道传递给防渗墙的压应力;防渗墙顶端蓄水前受到一定的压应力是有益的,可避免防渗墙在水压力作用下产生较大的拉应力;提出对于定向支座连接型式,应在坝体填筑到一定高度后将廊道与防渗墙顶端嵌固起来,使得蓄水后防渗墙的拉压应力处于合理范围内。     

重力坝的实测坝踵应力及原因分析

(上接本刊2000年第6期第14页)4.2　重力坝坝踵应力的特点表2～表4分别列出了以上5座坝坝踵垂直应力、顺河向应力及断河向应力概况。一个很明显的印象就是5座坝坝踵应力均具有共同的规律性。表5为5坝坝踵各个测点在施工期和运行期的最大拉应力、最大压应力及蓄水时应力的平均值,可见,坝踵在运行期的应力有下列特点:a.三个方向的应力变幅均较施工期减小,并趋向均匀。施工期应力平均变幅三向分别由2.59MPa,2.27MPa及1.76MPa降至1.46MPa,1.35MPa及1.49MPa。b.垂直向基本上都是压应力,约在-0.8MPa至-2.3MPa之间。顺河向及断河向应力相近,…     

重力坝的实测坝踵应力及原因分析

本文总结了多年来国内外重力坝坝踵应力的主要观测成果。大量事实表明 ,蓄水后水压对坝踵应力影响甚微 ,坝踵仍处于受压状态 ,垂直向压应力通常可达 1 MPa～ 2 MPa。其形成主要原因可能是蓄水后混凝土上游面湿度增加、坝体降温及基础灌浆等综合作用所致。文章为改进我国今后在坝工设计及安全管理工作提供了可靠依据。     

白山水电站重力拱坝坝内廊道及交通系统设计

白山水电站根据坝基帷幕灌浆、基础排水、纵横缝灌浆和观测等要求布设了基础廊道、基础排水廊道、检查廊道及并缝廊道，在纵横向、垂直向均有廊道连接，并与坝下游公路连接，组成一个完整的坝内外交通网络，坝内形成一个廊道群体。通过白山重力拱坝廊道孔口应力分析计算。纵向廊道孔口应力集中不大，配筋较少，而横向廊道、拱坝顶部的方孔、圆孔、特别是下游坝面距基础部位出口附近应力较集中，配筋较多。     

沥青混凝土心墙坝坝基廊道应力变形分析

基于邓肯E-B非线性模型对下坂地沥青混凝土心墙砂砾石坝进行了有限元应力变形分析,并运用中点增量法,进行了施工期和蓄水期的应力应变研究,获得了不同时期坝体的应力和变形分布规律,位移和应力都在合理范围内.基于线弹性模型对坝基廊道在施工期与运行期的应力应变进行了研究,通过廊道应力应变有限元分析,获得了廊道在竣工期、运行期的应力应变规律,廊道在竣工期、运行期局部出现了压应力和拉应力集中现象,竣工期混凝土的拉压应力在允许范围内,运行期可能会在应力集中处引起破坏.     

小湾拱坝蓄水期应力应变性态分析

应用变形法对某高拱坝坝踵应变计组进行了应力计算，采用统计模型分离了影响应力的各个分量，分析了蓄水期前后应力变化规律和主要影响因素，比较了相同水位下应力变化情况，结果表明：坝踵处水压分量是影响应力的主要因素，在水位抬升的过程中，压应力减小，坝踵处应力性态总体正常。     

混凝土梯形坝坝踵断裂研究

一、问题的提出 重力坝坝踵是两条直线边界的交点。坝踵部位由于混凝土干缩、温度应力、施工不良等原因,存在初始裂缝。在蓄水过程中,载荷不断增加,坝踵部位成为拉伸、剪切的复杂应力区,高压水进入缝面产生劈缝力,在应力腐蚀作用和库水位升降的疲劳载荷作用下,有可能使裂缝在拉剪状态下扩展。当裂缝扩展到一定长度就会处于压剪状态。如     

RCC重力坝地质缺陷坝基处理方案优化及加固效果评价研究

笔者针对RCC重力坝地质缺陷坝基开展处理方案优化和评价研究,采用有限元超载法对碾压混凝土重力坝的坝基接触面应力、位移及坝体破坏进行分析。研究表明:随着超载系数的增大,坝基接触面上游部位的拉应力和下游部位的压应力均增大,且坝踵拉应力增长幅度大于坝趾压应力的增长幅度。同时,坝基竖向位移增大,坝踵与坝趾的位移差也随着超载系数的增大而增大。地基接触面位移量值增大及上下游变形差异的增大都会导致坝体塑性区的发育和扩展,不利于坝体的稳定性。基于不同地基处理方案下坝基位移、坝踵与坝趾位移差异性比较可知:地基处理方案四的加固效果较其他三种处理方案更能有效提高坝基的承载能力和稳定性。     

重力坝的实测坝踵应力及原因分析

本文总结了多年来国内外重力坝坝踵应力的主要观测成果。大量事实表明，蓄水后水压对坝踵应力影响甚微，坝踵仍处于受压状态，垂直向压应力通常可达１ＭＰａ～２ＭＰａ。其形成主要原因可能是蓄水后混凝土上游面湿度增加、坝体降温及基础灌浆等综合作用所致。文章为改进我国今后在坝工设计及安全管理工作提供了可靠依据。     

高混凝土重力坝坝踵开裂对坝体静力学性能影响研究

混凝土重力坝坝踵开裂是重力坝常见的现象,由于高坝缝内存在较高的扬压力,水压的劈裂作用会严重影响坝体的安全性.基于大型有限无分析软件,建立重力坝非线性数值分析模型,人为地在坝踵沿建基面方向设置不同深度的裂缝,分析不同裂缝深度对高坝静力学件能的影响规律,以及缝内高水压的水力劈裂效应.研究结果表明,若裂缝深度较小,对满足设计规范无拉应力准则的坝来说,裂缝的存在对坝体位移、塑性区的影响较小,应力影响具有局部特性,但是对坝体的抗滑安全性影响较大;岛压水力的劈裂作用明显,在水力劈裂作用下已有的裂缝将较无水压作用时伸展更深,对坝体的安全性影响较大.     

顶拱欠厚条件下局部锚索失效对隧洞内衬安全影响分析

输水隧洞衬砌顶拱欠厚和局部预应力锚索失效在实际工程中可能会叠加出现，并对工程运行安全造成影响。以某大型输水隧洞为例，选取两个典型洞段，采用仿真技术研究顶拱欠厚条件下一束和两束锚索失效对应力状态的影响。结果显示：顶拱欠厚和锚索失效会对局部区域产生影响，环向为欠厚范围内，纵向为锚索布设间距内；个别锚索失效不会使洞段环向应力大幅度降低，但可能导致顶拱内侧应力超标；内衬纵向应力在张拉阶段产生，充水影响不大；锚索补张拉会使环向压应力得到有效补偿，但纵向开裂将难以恢复；锚索失效部位外侧应力超标，可能导致混凝土开裂，应做好防渗工作。     

设上游底缝对小湾拱坝坝踵开裂的影响及破坏分析

该文通过采用DP材料准则和William-Warnke材料准则对小湾拱坝设上游底缝的受力情况与破坏规律进行分析,结果表明:小湾拱坝设置诱导底缝可以释放坝踵拉应力,改善坝踵应力状态,并且得出设置诱导底缝后不会影响到整个大坝的安全。     

基于有限元数值计算的重力坝稳定及应力变形分析

为研究重力坝的稳定性以及其应力分布规律,本文采用有限元数值计算方法 ,在三种不同工况下,建立两种不同断面的(溢流段与非溢流段)三维实体模型计算,并对其结果进行分析总结。结果表明:坝体在三种工况作用下会出现一定的变形,其中水平位移随着工况的变化出现较大的差异,而竖向位移基本不变;水平和竖向位移出现最大的位置分别为坝顶和坝体坝踵处;应力分布规律基本相同,最大拉应力和最大压应力分别出现在坝踵处和廊道附近;在三种工况下,工况3的坝体模型安全系数最小,而相同工况下溢流段的坝体安全系数比非溢流段的坝体安全系数更小。     

浅议高拱坝坝踵实测与计算应力差异原因

高拱坝坝踵应力是评价拱坝安全的重要指标之一,采用目前规范中规定的方法计算得到的坝踵应力一般会存在拉应力,而工程中实测监测成果得到的坝踵应力基本表现为压应力,二者存在一定差异。本文从定性和定量方面分析坝踵实测应力与计算应力差异的原因,分析表明:坝基岩体特性、有限元网格划分、温度荷载、荷载加载过程、坝基岩体变形导致的坝体变形对设计计算应力有影响;监测仪器安装质量、大坝混凝土参数选取、自生体积变形、监测位置对实测应力有影响。通过某拱坝坝踵实测应力影响因素变量分量,得到了各因素对拱坝应力的影响,从定量方面揭示了除水位、温度外的因素对拱坝应力的作用。     

动荷载作用下混凝土重力坝应力及稳定性分析

为研究地震荷载作用下重力坝稳定及应力变形规律,通过有限元数值模拟方法对溢流坝段和非溢流坝段进行了三维模型计算.地震荷载组合作用下,坝体水平位移更大,坝顶部水平位移最大,坝踵处竖向位移最大;坝体的最大大主应力、小主应力也更大,且坝踵处大主应力最大,廊道附近小主应力最大;坝体的安全系数最小,且在相同荷载组合下溢流坝段的安全...