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。     

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。     

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…     

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。     

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。     

丹江口大坝加高工程新老混凝土结合问题研究

在大坝加高工程中，新老混凝土结合问题是主要技术难题之一；同时，坝体加高前后的坝踵应力变化、新老坝体能否联合受力也是设计关心的主要问题。根据丹江口大坝加高施工方案，对大坝加高施工期以及完建后的运行期新老混凝土结合面工作状态、新老坝体联合受力情况、水库水位抬高后对坝踵应力影响等问题，采用数值模拟方法进行了仿真计算分析。得出了大坝加高及水库水位升高后，与大坝加高前相比，坝踵附近垂直向应力状态没有恶化；在任一时刻，新老混凝土结合面都是部分张开、部分接触，但缝面还是能有效地传递水平推力等结论。     

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.     

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。     

重力坝坝踵应力集中问题的有限元法研究

针对目前尚无定论的重力坝坝踵应力问题，在研究现有的近似方法的前提下，提出了坝踵应力平均法．这种方法既能反映坝踵区域的应力集中，又能反映结构的静力平衡条件，概念明确，计算简单，具有一定的实用价值。     

重力坝坝踵主拉应力区分布规律的探讨

本文应用有限元方法，计算了多种情况下的重力坝的应力。以坝踵主拉应力区相对宽度为变量，探讨了重力坝坝踵主拉应力区的范围和应力分布规律。     

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。     

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3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。     

黄龙滩大坝坝踵压应力增长原因分析

蓄水后，有些重力坝坝踵压应力不是减小，反面呈明显增长。这一“反常”现象，已成为大坝观测资料分析中最令人困惑的问题之一。文章指出这一现象与坝基部位横缝灌浆有直接关系，提出了“反拱基础梁”的概念，拟定了一种“灌浆影响函数”。以黄龙滩大坝实测资料为例，对其进行了定性和定量分析，可供坝工专业界参考。     

浆砌石空腹填碴重力坝的应力分析

浆砌石空腹填碴重力坝利用空腹填碴，在保证大坝安全的基础上，减少工程量，降低工程造价。在构造上采用连接上、下游坝腿的承碴拱承碴。应力分析中，对空腹形状、大坝体形、筑坝材料分区、坝基裂隙等因素作了综合考虑，并采取调整分区弹模值，改变后腿刚度等方法，改善坝体应力分布。分析还表明，坝踵处倾向下游的裂隙对坝踵应力改善有较好的效果。因此，在坝踵处设置结构齿槽，既有利于坝体抗滑稳定，又有利于坝踵应力改善。     

坝前基岩高坎对高拱坝坝踵应力的影响

针对高拱坝坝踵易开裂这一问题,以200m高的科恩布赖茵拱坝为例,分析了该坝坝前高坎对坝踵应力的影响,认为坝前基岩高坎与坝体相结合的这种方式对拱坝坝踵应力有不利影响,会导致坝踵发生严重开裂。     

地质软弱带对重力坝坝体、坝基工作的影响分析

文章假定在重力坝坝基中存在不同位置的软弱带，对重力坝进行了整体非线性有限元计算，分析坝基软弱带对坝趾、坝踵及坝顶的位移、岩基与坝体在坝踵处的竖向正应力以及坝趾附近塑性区的变化情况，得出了坝基中软岩距坝趾的不同位置时，对坝体、坝基应力应变的影响的初步计算结果，可为重力坝坝线的选择提供参考数据。