混凝土重力坝-面板堆石坝复式结构型式研究

针对目前特高面板堆石坝存在的面板挠曲变形大、面板缝易拉开、底部面板不能检修等突出问题,提出了一种适用于特高面板堆石坝的新型坝体结构型式——混凝土重力坝-面板堆石坝复式结构。重点分析了施工期、蓄水期及蓄水期发生地震时,新型复式结构混凝土重力坝的高度、上下游坡比、趾板布置等体型参数变化对大坝结构应力变形及面板挠度等指标的影响,为新型结构型式体型的选择提供参考。优选的新型复式结构型式与常规堆石坝结构的计算结果对比分析表明,复式结构除周边缝张开变位及施工期面板应力大于常规面板坝外,其他指标均占据优势,且周边缝张开变位完全在相应规范及止水结构允许变形范围内,并具有较高的安全裕度。新型挡水结构可缩短混凝土面板长度,改善面板受力状态,减少面板挠曲变形,并有效提升面板堆石坝坝踵及趾板部位的可维修性。     

组合型混凝土面板堆石坝应力应变特性分析

组合型面板堆石坝是在下游底部设置混凝土坝与面板堆石坝形成的复合坝。以某150 m级面板坝工程为依托, 采用三维非线性有限元方法, 系统研究了组合型面板坝堆石坝体、混凝土坝以及防渗体系的应力应变特性。结果表明, 与常规面板堆石坝相比, 该组合坝型在堆石坝体变形方面虽没有显著改变, 但由于缩短了面板和垂直缝长度, 面板应力应变状况得到了有效改善, 且通过将混凝土坝坝顶宽度设置成大于趾板宽度, 可有效避免由高趾板引起的周边缝变位过大问题。目前200 m级高面板坝最突出问题是面板的结构性裂缝和挤压破坏, 而该组合坝型可以有效改善面板应力状态, 为超高面板坝的建设提供了新的思路。     

积石峡水电站混凝土面板堆石坝设计

积石峡水电站拦河坝为混凝土面板堆石坝,最大坝高103 m。坝址位于高山峡谷地区,河谷狭窄且不对称,岸坡陡峻。在设计中,围绕减少岸坡开挖和填筑工程量、减小坝体不均匀沉降、确保止水效果等关键技术问题,就堆石坝的布置、坝体分区、趾板布置、周边缝结构、坝顶结构等进行了优化设计,为在不对称狭窄河谷上建造高面板坝积累了成功经验。     

洮河九甸峡水利枢纽工程混凝土面板堆石坝设计

九甸峡水利枢纽工程混凝土面板堆石坝最大坝高136.5 m,坝址区地震烈度高,河谷狭窄,岸坡陡峻,河床分布深52～54 m、宽30～50 m左右的深厚覆盖层,为目前国内在深厚覆盖层修建的最高面板堆石坝.文中介绍了该混凝土面板堆石坝的布置、坝体分区、坝料设计、趾板结构、周边缝结构设计等,特别研究比较了河床深厚覆盖层平趾板处理措施和采取防渗墙截渗的结构特点,同时对于在覆盖层上修建高面板堆石坝进行了有益的探索.     

芹山混凝土面板堆石坝监测设计与成果初步分析

芹山混凝土面板堆石坝大坝监测的主要项目有：混凝土面板坝内外部水平、垂直位移，面板与趾板之间周边缝变形，面板之间垂直缝开合度及面板挠曲变形等监测；混凝土应力应变监测；坝体、坝基渗透压力和渗流量，绕坝渗流量等渗流监测，对已取得的监测成果进行初步分析，并与类似工程进行对比后认为，芹山混凝土面板堆石坝监测设计是科学合理的，大坝处于安全稳定的状态。     

天生桥一级水电站混凝土面板堆石坝设计

天生桥一级水电站混凝土面板堆石坝，坝高178m。文章介绍面板坝的坝体材料分区、坝料、面板、趾板以及面板分缝和止水等设计，可供同类坝型设计参考。     

柴石滩水库混凝土面板堆石坝设计

柴石滩水库混凝土面板堆石坝，坝高103m，坝顶长309.8m。本文结合坝址的自然条件，介绍坝体断面分区、坝料、坝坡、趾板、面板、分缝与止水设计。     

复杂地形对面板坝面板应力和变形的影响分析

某混凝土面板堆石坝坝高144m．河谷地形复杂。采用三维非线性有限元法,建立了坝体和坝基的三维有限元模型．模拟了大坝填筑施工过程和水库蓄水过程．分析了运行期面板的应力变形及周边缝的变位特性,研究了复杂地形条件对该坝面板应力和变形的影响。计算表明：该混凝土面板堆石坝的面板应力受地形的影响较大,与坝体断面几何形态密切相关。左岸次堆石区变形大．面板应力较大,而右岸岩体的支撑作用显著,面板应力较小。右岸陡坡处及左右岸变坡处周边缝的变形较大。     

察汗乌苏面板坝监测资料分析

建在深厚覆盖层上的混凝土面板堆石坝受力情况比较复杂,采用模型试验方法研究其应力变形规律与实际情况存在差异,因此,有必要对已经投入运行的覆盖层面板坝的原型观测资料进行整理和分析.通过对察汗乌苏面板坝安全监测资料的分析,了解了该坝的应力变形性状.察汗乌苏面板坝水平位移和沉降均较小;面板垂直缝变位小,无脱空现象发生,面板底部局部弯曲变形偏大;防渗墙在蓄水期向下游产生挠度变形,且墙体上部变形量大于下部;周边缝最大三向变位发生在岸坡,小于设计允许值;大坝的应力变形都在设计允许范围内,各测点测值已基本趋于稳定,说明在工程特性较好的覆盖层上建高面板坝是可行的.     

洪家渡混凝土面板堆石坝设计

洪家渡水电站拦河坝为混凝土面板堆石坝，最大坝高179．5m，为目前国内外高面板堆石坝之一。坝址处于高山峡谷岩溶地区，河谷狭窄，岸坡陡峻，在洪家渡面板堆石坝设计过程中，围绕减少岸坡开挖和填筑工程量，减小坝体不均匀沉降，确保止水效果等关键技术问题进行了深入研究，就堆石坝的布置、坝体分区、趾板布置、周边缘结构、坝顶结构等进行优化设计，取得了显著的经济效益和社会效益。     

狭窄河谷中混凝土面板坝的应力变形规律及工程措施研究

为深入了解河谷地形因素对混凝土面板堆石坝应力变形特性的影响,采用一个典型的混凝土面板堆石坝三维有限元模型进行了不同岸坡坡度与河床宽度等影响因子的分析研究,并在总结已有相关研究成果的基础上,结合工程实例,探讨了改善峡谷地区混凝土面板堆石坝应力变形特性的工程措施。研究成果表明：河谷地形对大坝的作用主要表现在岸坡对坝体和面板的约束及顶托作用,这种作用随大坝长高比的增加而减弱。对于修建于狭窄河谷中的面板坝,其堆石体位移梯度和面板的压应力数值相对较大。工程上可采取提高堆石体压实密度,设置岸坡增模堆石区,以及合理确定面板浇筑时机和设置可吸收变形的面板纵缝填充材料等措施,以控制坝体变形并改善面板的应力状态。     

万安溪面板堆石坝原型观测资料分析

万安溪面板堆石坝最大坝高93．8m，坝顶长210m，1990年12月开工，1994年8月开始蓄水，在施工期及运行初期布置了各种类型的观测设备，其中包括坝体内部和外部的位移观测，面板周边缝位移和板间缝开合度观测，面板应力和应变观测，大坝渗流量观测，以及面板上部裂缝监测，通过对1999年观测资料的分析和评价，表明坝体变形总体正常，面板大部区域是压应变，渗流量小而稳定。     

阿尔塔什水利枢纽工程混凝土面板堆石坝抗震工程措施及静、动力有限元计算分析

鉴于强震区200 m级超高混凝土面板堆石坝所面临的变形控制难、坝体抗震等级高、砂砾石覆盖层深厚等诸多设计难点,结合阿尔塔什混凝土面板堆石坝坝体结构、坝壳料设计,借鉴已建工程经验提出抗震工程措施。通过建立坝体、覆盖层的三维有限元模型,堆石料静力本构分析采用邓肯张E-B模型,动力本构分析采用等效黏弹性模型,分析了考虑抗震工程措施的坝体抗震能力。结果表明:坝体在竣工期、正常运行期、正常运行+地震三个工况下的变形规律合理。混凝土防渗墙和面板结构中最大拉、压应力均可满足所选混凝土材料的规范要求。坝顶下游坝坡设置浆砌块石护坡后可有效减弱该区域局部动力剪切破坏和浅层滑移。坝顶上、下游边坡布置阻滑钢筋网以及适当提高填筑料的相对紧密度、孔隙率,可以有效提高大坝坝坡的抗震稳定性和坝体抗震能力。研究成果以期为今后300 m级面板堆石坝工程设计上提供借鉴。     

马来西亚巴贡混凝土面板堆石坝面板抗挤压破坏措施探讨

随着混凝土面板堆石坝高度的逐渐增加,大坝堆石体的后期变形以及窄河谷内堆石体拱效应对大坝面板的变形和应力的影响愈发显著,致使河床中部的面板混凝土出现了不同程度的挤压破坏现象。分析面板混凝土挤压破坏的原因,并结合马来西亚巴贡混凝土面板堆石坝设计和施工状况,提出了一些预防措施,供大家探讨。     

KLYML水库大坝沥青混凝土面板接头变形有限元分析

新疆KLYML水库大坝为沥青混凝土面板坝,供水灌溉洞穿过大坝中坝段,进水塔塔体置于上游坝坡之中。为了保证防渗体系的整体有效性,确保供水灌溉洞与大坝面板之间的接头能适应两者的相对变形,本文截取供水灌溉洞所在坝段,建立面板接头的有限元精细模型,对进水塔塔身与面板上游坝坡之间的接头以及大坝底部灌溉洞进水口与面板之间接头的三向变形进行计算,为接头的具体结构设计提供依据。同时,为了反映接头部位两侧结构相互作用的影响,对接头部位的摩擦系数选取两种数值进行对比分析。结果表明,供水灌溉洞与大坝面板之间接头的最大张开位移、最大剪切位移和最大沉陷值分别为5.61、3.62和3.69 cm,当进水塔和进水口混凝土结构与面板之间结合力较弱的时候,接头变形会进一步加大。     

大角度折线型高面板堆石坝坝体和面板的应力与变形规律

为深入探索折线型高面板堆石坝的变形机理,针对某拟建水库大坝,采用有限元数值模型模拟了3个坝轴线布置方案的堆石体应力与应变、面板应力与变形及结构缝变形,分析了上述变化规律与坝轴线折角之间的非线性关系,初步探讨了大角度折线型面板堆石坝的坝体变形机理。结果表明,坝轴线转折点周边面板出现的拉应力会随着折角的增大而产生不同程度的增强;坝轴线转折处的地形条件及坝体对称性对坝体受力变形影响较大;结合地形地质条件,合理选择转折点和折角大小是折线型面板堆石坝设计的关键。     

Seismic response of concrete gravity dam reinforced with FRP sheets on dam surface

This paper aims at exploring the effects of anti-seismic reinforcement with the fiber-reinforced polymer （FRP） material bonded to the dam surface in dam engineering. Time-history analysis was performed to simulate the seismic failure process of a gravity dam that was assumed to be reinforced at the locations of slope discontinuity at the downstream surface, part of the upstream face, and the dam heel. A damage model considering the influence of concrete heterogeneity was used to model the nonlinearity of concrete. A bond-slip model was applied to the interface between FRP and concrete, and the reinforcement mechanism was analyzed through the bond stress and the stress in FRP. The results of the crack pattern, displacement, and acceleration of the reinforced dam were compared with those of the original one. It is shown that FRP, as a reinforcement material, postpones the occurrence of cracks and slows the crack propagation, and that cracks emanating from the upstream surface and downstream surface are not connected, meaning that the reinforced dam can retain water-impounding function when subjected to the earthquake. Anti-seismic reinforcement with FRP is therefore beneficial to improving the seismic resistant capability of concrete dams.     

狭窄河谷中高面板堆石坝应力变形特性研究

结合高179．5m的洪家渡面板堆石坝，采用数值计算分析与大型离心模型试验的方法，深入研究了狭窄河谷中高面板堆石坝的应力变形特性．通过分析计算，给出了狭窄、不对称河谷地形条件下高混凝土面板堆石坝在施工期和蓄水运行期的应力、变形分布规律，以及面板周边缝的变形特点．同时，还对不同填筑干密度对坝体和面板应力变形特性的影响进行了对比分析．研究结果表明：河谷的地形条件对面板应力变形有着显的影响，通过改进碾压施工技术，提高填筑密度，将对坝体和面板的应力变形性状的改善，提高坝体的整体安全性起到重要的作用．     

浇筑式沥青混凝土心墙坝应力变形有限元分析

基于邓肯-张模型,运用数值仿真分析技术,对新疆某浇筑式沥青混凝土心墙坝进行有限元计算,得到竣工期和满蓄期大坝的应力变形特性。分析结果表明:顺河向水平最大位移及堆石体和心墙接触面最大竖向相对位移均发生在上游坝面约1/3坝高处;竣工期顺河向水平位移基本关于坝轴线对称;满蓄期,水压力作用下,顺河向位移向上游减小,而向下游增大,最大位移为9.1 cm。最大沉降发生在满蓄期,位于坝体中轴线偏下游约1/2坝高处,最大位移为16.7 cm。大主应力和小主应力沿坝高方向呈现从坝顶到坝底逐步增加的趋势,其最大值均发生在坝轴线处心墙与基座接触部位。研究所获得的计算分析结果,为同类工程的设计和计算分析提供参考。