施工過程及底縫對高拱壩的影響研究.pdf

1、自重和水荷載是影響拱壩應(yīng)力的主要因素，計算分析中準(zhǔn)確合理地模擬這兩種荷載對拱壩，尤其是高拱壩的應(yīng)力分析十分重要。在目前分析拱壩應(yīng)力的方法中，結(jié)構(gòu)力學(xué)法大都認(rèn)為壩體自重全部作用在梁上；在用有限單元法分析時，大多將自重一次整體作用在壩體上。實際上，高拱壩在施工過程中是通過分期分塊澆筑并逐層接縫灌漿進(jìn)而逐步形成壩體整體的，而在這過程中拱壩的承載結(jié)構(gòu)在不斷變化，荷載施加方式的不同勢必對拱壩應(yīng)力帶來影響，因此研究施工過程對拱壩應(yīng)力的影響十分重要。

2、 拱壩壩踵開裂是壩工界比較關(guān)心的一個熱點問題。拱壩在常規(guī)荷載作用下，在壩踵附近會出現(xiàn)較大的梁向拉應(yīng)力而導(dǎo)致壩踵開裂。工程上一般采取設(shè)置底縫或周邊縫的方法來達(dá)到消除這個部位拉應(yīng)力的目的。 本文首先研究了橫縫和底縫開合的非線性模擬方法，結(jié)合我國當(dāng)前建設(shè)的最高拱壩——小灣拱壩開展了接觸單元剛度對分析結(jié)果的影響的研究，確立了針對小灣拱壩的合理的縫面剛度取值范圍。然后結(jié)合小灣拱壩，進(jìn)行了如下研究： 1）網(wǎng)格剖分對壩體計算結(jié)

3、果的影響； 2）自重和水荷載施加方式對壩體應(yīng)力的影響： 3）分期封拱灌漿對壩體應(yīng)力的影響； 4）庫盆水壓力對壩體應(yīng)力的影響： 5）底縫及縫面內(nèi)水壓對壩體剛度、位移和應(yīng)力的影響。 研究結(jié)果表明：1）本文采用的接觸單元模型能很好地模擬縫的開合過程：當(dāng)接觸單元的法向和切向剛度大于某個臨界值時，剛度增大不再影響計算結(jié)果；網(wǎng)格剖分對拱壩整體位移和應(yīng)力分布規(guī)律影響不大，但對局部和應(yīng)力梯度變化較大部位的應(yīng)力影響

4、較大；自重荷載模擬方式對壩體的影響較大，計算中應(yīng)盡量考慮實際的施工過程；封拱灌漿和初次蓄水對壩體的影響較大，拱壩應(yīng)力分析中應(yīng)結(jié)合實際的施工和蓄水過程；庫盆水壓會使拱壩拉應(yīng)力增大。2）關(guān)于底縫：設(shè)底縫后，壩頂向下游的位移增大，壩體整體剛度降低，但降低幅度不大，梁的作用減弱，拱的作用增強；設(shè)底縫后，壩踵處的最大拉應(yīng)力及拉應(yīng)力范圍明顯減小，較好地改善了壩踵處的拉應(yīng)力狀況，壩趾處的壓應(yīng)力略有增加；縫面水壓的增大會使壩踵的拉應(yīng)力減小，而縫端的拉應(yīng)