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《面板堆石壩面板力學模型及應(yīng)力分析.pdf》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、第41卷第17期人民長江Vo1．41．No．172010年9月YangtzeRiverSep．，2010文章編號：1001—4179(2010)17—0074—05面板堆石壩面板力學模型及應(yīng)力分析余小孔，王正中，劉銓鴻(西北農(nóng)林科技大學水利與建筑工程學院，陜西楊凌712100)摘要：面板堆石壩面板裂縫問題一直是制約其發(fā)展的一個關(guān)鍵技術(shù)問題。相對于竣工期混凝土干縮和溫度應(yīng)力造成的早期細小裂縫而言，蓄水期壩體結(jié)構(gòu)受力變形是造成面板裂縫的控制因素。根據(jù)蓄水期面板受力情況，將面板看作彈性地基(堆石體)上的梁，
2、根據(jù)鮑幸涅斯克彈性理論求得堆石體對面板的法向抗力和切向抗力，由面板微元受力模型，應(yīng)用材料力學推導出面板順坡向應(yīng)力和軸向擠壓應(yīng)力的表達式。算例表明，公式可以用于估算面板順坡向最大應(yīng)力和軸向最大擠壓應(yīng)力。最后分析了表達式中有關(guān)參數(shù)的變化對面板應(yīng)力的影響。此研究對控制面板應(yīng)力和變形、防止面板裂縫具有一定的參考價值。關(guān)鍵詞：面板；力學模型；應(yīng)力分析；面板堆石壩中圖法分類號：TV641．4文獻標志碼：A混凝土面板堆石壩以其安全性好、適應(yīng)性廣、施工水平約束采用折線假定，推導出有關(guān)地基上大體積混方便、投資省、工期短
3、等優(yōu)點，近幾十年來得到了廣泛凝土板的溫度應(yīng)力計算的解析方法。孫役等針對應(yīng)用。隨著面板堆石壩技術(shù)的發(fā)展和新技術(shù)的不斷應(yīng)面板在施工期和蓄水期的實際受力變形特點，提出竣用q，面板堆石壩正逐漸成為一種極具競爭力的土石工期的混凝土干縮和溫度應(yīng)力是造成面板早期細小裂壩壩型。與此同時，某些已建工程也出現(xiàn)了一些問縫的主要因素，而蓄水期壩體結(jié)構(gòu)受力變形所造成題，如許多面板堆石壩在施工期和蓄水期或多或少地的對面板的剪切擠壓力、面板自重等是造成面板后期出現(xiàn)了面板開裂現(xiàn)象。過去20a來面板裂縫和壓損呈規(guī)律性開裂的主要因素。所
4、以，相對于竣工期混凝在幾座高壩中都有過報道。如中國天生橋一級土干縮和溫度應(yīng)力造成的早期細小裂縫而言，蓄水期(178m)，蓄水3a后，2003年7月，在面板中部L3和壩體結(jié)構(gòu)受力變形是造成面板裂縫的控制因素。L4間出現(xiàn)垂直縫。巴西肯柏諾沃面板壩(202m)，在1蓄水期面板受力分析面板中部L16和L17出現(xiàn)垂直縫。萊索托莫赫爾面板壩(145m)，2006年3月蓄水時，面板中部沿垂直縫出如上所述，施工期面板混凝土干縮和溫度應(yīng)力是現(xiàn)擠壓裂縫。由此可見，面板裂縫問題成了制約面板造成面板早期細小裂縫的主要因素，但
5、是在蓄水期較堆石壩發(fā)展的一個關(guān)鍵技術(shù)問題，因此，研究面板力學高的水頭壓力作用下，面板上游面的部分裂縫會得到模型，從力學角度根治面板裂縫問題，具有重要的現(xiàn)實一定程度的閉合，同時壩體結(jié)構(gòu)受力變形引起面板的意義。張國新推導了面板收縮后受堆石體及側(cè)面先澆撓曲應(yīng)力，對面板開裂影響很大。所以本文模型不考塊約束時沿斷面拉應(yīng)力分布的解析解，求出最大拉應(yīng)慮竣工期溫度變化引起的面板應(yīng)力和變形，僅考慮蓄力斷面位置及應(yīng)力值與底面及側(cè)面約束的關(guān)系。水期壩體結(jié)構(gòu)受力引起的面板應(yīng)力。張德興和李夢佳提出了考慮地基對板的雙向約束以及蓄
6、水期混凝土面板堆石壩的面板受力示意如圖1非均勻受力的計算模型，其豎向約束采用文克爾假定，所示。其中為蓄水后的水壓力，F(xiàn)為堆石體對面板收稿日期：2010—05—30作者簡介：余小孔，女，碩士研究生，主要從事水工結(jié)構(gòu)數(shù)值分析研究。E—mail：yupeaeoek33@163．corn第17期佘小孔，等：面板堆石壩面板力學模型及應(yīng)力分析75的支撐力，P為趾板對面板的支撐力，G為面板白重，S=(7)為墊層料對面板的摩阻力。各種力的計算分述如下。式中，為堆石的變形模量，MPa；6為荷載作用面積的寬度(取單寬)；
7、為形狀系數(shù)，對面板取1．0～2．0，本文取中間值1．5；為面板與墊層之間的摩擦系數(shù)。所以抗力系數(shù)：K=·6f1一lZ2)≈一151一(I8^)Jos．(一)堆石體的沉降和壓縮變形對混凝土面板的變形和應(yīng)力有著直接的影響，而堆石體的變形主要又取決于堆石料的變形模量。影響堆石料變形模量的因素圖1蓄水期面板受力不恿有：相對密度(或初始孔隙比)、不均勻系數(shù)、最大1．1面板的自重粒徑和圍壓等，其中堆石料的密實程度是影響其變形令面板軸向長度為L，t為面板底部的厚度，n為模量的主要因素，相對密度越大，變形模量越大。在
8、蓄厚度變化率(n<0)，面板容重為，壩坡角為／3，任水期，三角形分布自重及水壓力荷載使下部堆石所受意高程的面板厚度為：外荷載增加，因而相對密度較大，使堆石的變形模量自t()=t+Ⅱ(1)頂部逐漸向底部增加。據(jù)此，可假沒堆石的變形模量則面板自重在板軸向的分力為：在壩頂處為初始變形模量向下呈拋物線遞增，到q()=(t0+。)sin／3(2)壩底處為最大，設(shè)為E?，則各離程的變形模量關(guān)系在壩面法向壓力為：式可設(shè)為：2q()=(￡0+0)COs／3(3)vE()
