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。     

重力坝的实测坝踵应力及原因分析

(上接本刊 2 0 0 1年第 1期第 6页 )4.4　国外重力坝坝踵应力实例4.4.1　美国方坦那重力坝美国方坦那重力坝 ( Fontana)建成于 1 944年 ,最大坝高 1 46m。该坝实测应力与设计应力有很大区别。一是纵缝二侧应力呈不连续分布 ,二是不论蓄水前后甲块坝踵的压应力实测值比设计值大的多。蓄水前上游坝面处实测值比设计值大 2 MPa左右 ,蓄水后最大值自坝面稍向下游移动 ,最大值仍比设计值大 2 MPa左右 [2 ]。4.4.2　美国海瓦西重力坝图 1为海瓦西坝从 1 940年 6月 1日～ 1 943年9月 1日该坝蓄水前后坝基面垂直应力分布。由图可见 ,实测值要比设…     

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。     

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。     

高坝回填及充水前后坝踵及廊道顶拱响应分析

作为高坝建设过程的关键,坝前回填与基坑充水对坝体重点部位如坝踵及廊道顶拱的应力状态产生重要影响。基于此,依据监测数据和仿真分析重点研究西南某高坝坝前回填与基坑充水前后的坝踵及廊道顶拱响应。结果表明,在自重、温度荷载及静水压力共同作用下,受坝前回填及基坑充水高度上影响,坝踵处产生拉应力,廊道顶拱处相应产生顺河向压应力增长,最大压应力增量达1.24 MPa。并由此削弱了廊道顶拱拉应力水平,改善了高坝的应力状态,对照监测数据该结果也可得到进一步验证。     

土卡河水电站厂房坝段应力应变研究

采用数值模拟方法,对土卡河水电站厂房坝段整体混凝土结构及重点部位(进水口、蜗壳、尾水管)和大坝基础进行了应力应变研究.结果表明:坝顶向下游最大位移1 250cm,坝顶最大沉降1 128cm;地震工况下坝趾出现-0 818MPa的拉应力,坝踵在工况6下出现拉应力;蓄水工况下,进水口底部、蜗壳底部、尾水孔周边均存在极值约为-0 5MPa的拉应力.     

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     

FRP片材表面加固混凝土重力坝坝踵抗震性能数值模拟

基于Pushover方法,采用反映混凝土细观非均匀性的混凝土损伤计算模型,以某一即将兴建的混凝土重力坝为例,研究了下游向地震惯性作用下FRP片材表面加固大坝坝踵后坝踵处的起裂、裂缝扩展、FRP应力状态及剥离现象等.结果表明:FRP片材表面加固混凝土重力坝坝踵能有效地延缓坝踵的起裂及裂缝扩展,减小坝踵可能破坏范围;坝踵FRP片材上应力最高,但远小于FRP的抗拉强度,足见FRP片材加固的有效性.     

丹江口大坝加高工程坝踵应力研究

通过数值模拟分析,以丹江口大坝加高前设计蓄水位157 m时,在坝体自重、上游水压力及相应水位下的扬压力等荷载作用下的坝体应力作为"初始应力状态",分析加高后的坝踵应力是否恶化以及提高施工期水位对加高后坝踵应力的影响程度.分析认为:与"初始应力状态"相比,加高后当库水位升至校核洪水位174.6 m时,各坝段坝踵应力出现不同程度的恶化.提高施工期水位,对深孔坝段和厂房坝段的坝踵应力(库水位提高到正常蓄水位170 m及以上时)没有明显的不利影响,对左联35号坝和右联7号坝段的坝踵应力稍有不利影响.     

有限元等效应力法在重力坝强度分析中的应用

采用有限元法进行重力坝坝体应力分析时，坝踵、坝址的应力计算结果一直无法作为设计坝体断面的依据。本文将有限单元法所求得的应力合成截面内力，用材料力学公式求出重力坝建基面上任意点对应的线性化等效应力，并分析了影响有限元等效应力的各种因素。研究结果表明，有限元等效应力法有效地避免了坝踵、坝址的应力集中现象，解决了坝踵应力随网格的变化而变化的问题，计算出的建基面应力具有数值稳定性，得出的应力结果可以按现行的重力坝设计规范规定的应力标准评价重力坝坝体安全度。因此，结合有限元结果和等效应力法计算的坝踵、坝址应力结果，可为重力坝坝体强度的综合评定提供相应的依据。     

高拱坝的开裂与体形优化

通过对小湾拱坝的弹性有限元计算，分析了坝踵区在拉应力作用下裂缝出中能性，进而描述了进行拱坝开裂分析所采用的裂缝模型，并给出了小湾拱坝出现裂的可能范围以及坝踵区应力变化的非线性有限元计算成果，讨论了开裂约束条件下拱坝体型优化的数学模型及强度控制指标和开裂深度控制指标。     

空腹重力坝坝踵应力的有限元分析

空腹重力坝的结构比较复杂，用材料力学方法难以求出现踵的真实应力，采取弹性理论的有限元法来分析坝踵应力，对影响坝踵应力的多种因素进行了分析，以便为坝踵应力取值提供设计依据。     

论混凝土拱坝有限元等效应力

有限元法计算功能很强,但由于应力集中,难以直接用于混凝土拱坝体形设计,本文首先说明采用笔者提出的有限元等效应力可以解决这一矛盾,然后给出它的计算方法和计算结果,最后说明有限元等效应力的控制标准。笔者提出的上述方法和控制准则已为我国《混凝土拱坝设计规范》( DL/T 5346-2006 )所采用。     

高拱坝坝踵应力实测与弹性计算结果差异原因分析

坝踵应力是关系到混凝土坝是否开裂和安全的一个重要指标，不管是用结构力学法还是有限元法都能计算出坝踵有一定的拉应力，但实际监测中却很少出现。本文从定性和定量两个方面分析造成计算结果和实测结果差异的原因，以小湾特高拱坝为例分析影响计算精度的各项主要因素，在此基础上提出坝踵真实应力的仿真分析方法。结果显示，计算和实测应力差异原因主要在于以下三个方面：1）坝踵位置的定义不同；2）目前监测仪器和方法有局限性；3）计算过程中的不当简化，如自重和水压的施加方式、坝体温度荷载的考虑、库水温度分布以及库盆水压的影响等。改进后的仿真分析结果与监测结果吻合良好，说明该方法能够给出合理的坝踵应力变化规律和比较精确的应力范围。最后，给出了坝踵应力监测仪器和方法的改进建议。     

石门坎拱坝坝踵底缝稳定性分析

随着拱坝高度的不断增加,坝体厚度不断减小,高拱坝坝踵破坏成为工程中非常棘手的问题。人们通过设置坝踵底缝来降低坝踵最大拉应力。但是设置底缝后,坝踵和底缝尖端部位是否稳定需要验证,目前人们对坝踵底缝稳定性判断主要采用断裂力学法,本文采用Drucker-Prage准则对坝踵和底缝尖端材料屈服性进行判断,同时对底缝的张开度进行分析。     

坝踵混凝土体型对混凝土面板应力变形的影响

镶嵌混凝土面板堆石坝是一种可以改善高面板堆石坝应力变形的新坝型。利用平面有限元法分析计算不同坝踵混凝土结构高度、下游坡比、趾板位置时面板的应力变形和周边缝变位,进而探究镶嵌混凝土面板堆石坝中坝踵混凝土结构对面板应力变形的影响。结果表明:当坝踵混凝土结构高度从坝高的27%增加到坝高的40%时,面板的挠度和顺坡向应力都大幅减小;坝踵混凝土结构的下游坡比从1:0.4放缓到1:0.7时,面板应力变形变化幅度较小;趾板位置在坝踵混凝土顶部从下游向上游移动时,面板与趾板之间的周边缝张开变位和错动变位大幅减小了68.7%和85.8%。说明设置坝踵混凝土结构可有效改善面板的应力变形。     

石门拱坝坝踵裂缝及其对坝基扬压水位影响

根据坝踵处埋设的裂缝计实测裂缝开度和混凝土温度资料 ,对石门拱坝坝踵裂缝开度状况进行了分析 ,得出其深度不超过 5m,且裂缝已稳定的结论。同时简单讨论了坝踵裂缝存在对坝基扬压力水位变化产生的影响     

漫湾重力坝抗震试验研究

针对漫湾溢流式厂房重力坝进行了动力模型试验，全面分析了大坝及其厂房的动力特性。由于某些模态之间耦合比较严重，为了得到纯模态，利用频响函数虚部进行识别。在８度地震作用下，漫湾重力坝能满足抗震稳定的要求，除上游坝踵和闸墩下游底部应力较大、应适当提高混凝土标号外，其余部分都符合水工建筑物抗震设计规范要求。