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后帮全体式加高重力坝应力跟稳定算计措施跟方案准绳研讨

[提要]后帮全体式加高重力坝应力跟稳定算计措施跟方案准绳研讨刘虞讪笑道:“呵呵,本官给你数次机会,可你却仍要欺瞒,也罢,本官便让你逝世个明确!”鞠义的笑容蓦地一滞:“年夜人何出此言,鞠义虽然有过,但罪不至逝世

后帮全体式加高重力坝应力跟稳定算计措施跟方案准绳研讨 刘虞讪笑道:“呵呵,本官给你数次机会,可你却仍要欺瞒,也罢,本官便让你逝世个明确!”鞠义的笑容蓦地一滞:“年夜人何出此言,鞠义虽然有过,但罪不至逝世啊!”“哼,那你看看这是什么!”刘虞从桌案上拿起一封手札递给鞠义。

后帮全体式加高重力坝应力跟稳定算计措施跟方案准绳研讨

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张国新周秋天景色(中国水利水电迷信研讨院北京100038)摘要:后帮全体式加高重力坝坝体应力跟稳定性与一次性浇筑成型坝体存在分歧,加高断面方案措施跟准绳与一次性浇筑成型坝应有所差异。

基于刚性体假设,经由过程对加高前后坝体受力状况的实践剖析,推导了坝踵坝趾应力资料力学算计公式以及新老坝体抗滑稳定系数算计公式;基于无限元措施,推导了无限元等效应力算计公式、混杂型抗滑稳定算计公式以及非线性无限元强度折减公式。 以丹江口重力坝加高模范坝段为例中止剖析,结果标明原方案方案可行,应力结果跟抗滑稳定系数满足央求,但新老坝体零丁抗滑稳定系数存在分歧。 末了联合一次性浇筑成型坝方案准绳,讨论了加高重力坝的方案准绳。 关键词:重力坝加高;应力;稳定;丹江口重力坝;方案准绳1弁言水利资本跟干净能源的需求继续增加推进水利水电培植的高速开展,但合适培植的坝址越来越少,同时早期培植的水利水电工程老化重大或者规模太小,是以对老坝撤除重建或者变革加高成为年夜坝培植的重要内容。 国内外已有一些年夜坝撤除重建,如我国西南地域的丰满水电站老化重大,拟在老坝附近重建一座年夜坝[1]。 别的年夜坝加高也已在日本、美国跟国内许多工程中实行,模范的如日本Maruyama重力坝、美国维森特坝[2]以及我国的丹江口重力坝、英那河重力坝加高[3、4]等。

老坝撤除重建是依照现行方案规范中止方案施工的新坝,实践上不存在成果。 但老坝加高方案或分期加高方案与新坝方案存在分歧,是以针对重力坝加高后应力、稳定等成果,研讨者给出了许多研讨结果,包含加高坝体构造方案[5]、加高施工[6]、混凝土温控[7,8]、筑坝资料[9]等。 综合上述各种研讨结果,可以取得加高坝体与新坝方案存在多处明显分歧,依照现行规范措施中止方案在某种水平上是分歧适的,这种分歧重要表现在以下四点:一,已有老坝体在施工期已遭受荷载,这部门荷载应不会传送到新加高的坝体部门,加高后仍由老坝体承当;加高后新增荷载由老坝体跟新坝体配合承当;是以老坝体应力为原有应力与前期应力增量之跟,新坝体仅包含前期应力增量部门。 可见已有坝体跟加高坝体分管荷载的比例与一次性方案坝体存在分歧,从而导致坝体应力存在差异;二,新老混凝土坝块之间存在温差,这种新老坝块之间存在的温差将在新坝块内引起拉应力,同时还将在老坝体下游面引起拉应力增量,导致加高后坝体坝踵应力与一次性方案坝体存在分歧[8];三,已有老坝体与新加高坝体荷载分配与一次性浇筑坝体存在明显分歧,这导致坝体稳定性与老坝体以及一次性方案坝体存在差异。

四,加高坝体应力跟稳定散布状态与一次性方案坝体存在差异,是以方案准绳应有所差异,完好取用原方案准绳不太适合。

以上这些分歧点的存在,使得加高坝体与一次性方案坝体应力跟稳定性均有所分歧,是以加高坝体的方案措施跟方案准绳与惯例坝体方案应当存在差异。 本文针对重力坝断面加高方案中的应力跟稳定平安系数算计成果,经由过程坝体受力状况剖析,分别采用资料力学措施跟无限元措施取得加高前后坝踵坝趾应力跟抗滑稳定的算计公式,对加高坝体方案算计措施中止讨论,力图取得准确靠得住的剖析措施。

然后针对应力跟稳定现有结果,对响应的方案准绳中止了批判争辩。 2应力跟稳定的资料力学剖析措施坝踵坝趾应力坝体受力剖析设存在老坝需求加高,老坝坝高H1,底宽L1,宽度为B,加高后坝体总高度为H2,底宽为L2,宽度仍为B,具体剖面见图1跟图2所示。

加高前老坝受力包含自重、静水压力、扬压力、淤沙压力、浪压力等,在加高过程中,存在限制水位Hr,淤沙位Hs1,下流水位依照Hd1=0思索,如图1为水位跟遭受荷载表示等,其中G1为自重,Fh1为水平荷载,包含水压荷载、沙压荷载跟浪压荷载,Fv1为扬压力。 加高后坝体总高度为H2,所受荷载除以上几项外,别的还包含加高后新老坝体的温差荷载。 加高后下游水位为Hn、淤沙位为Hs2,下流水位异样依照Hd2=0思索,具体受力示看法图2所示,荷载增量包含自重G2、水压、沙压跟浪压荷载合力Fh2、扬压力增量Fv2以及温差荷载Ttem。

图1加高前水位跟受力状况图2加高后水位跟受力状况坝体应力依据以上老坝体受力状况跟假设,可以采用重力坝方案规范央求公式,取得原重力坝坝基截面应力:其中:QUOTE、QUOTE表现老坝坝踵、坝趾垂向应力;QUOTE为感化于老坝坝段上全部荷载在坝基面上法向力的总跟;QUOTE为感化于坝段上全部荷载对坝基面形心轴的力矩总跟:坝基面面积QUOTE;力矩跟QUOTE;坝踵坝趾距形心轴距离QUOTE;建基面临形心轴的惯性矩QUOTE。 针对加高后坝体,假设坝体构造满足以下前提:1)加高后新老坝体做为一个全体起感化,联合完备,配合承当荷载;2)老坝体因已遭受加高前水压荷载等孕育产生变形而处于平衡状态,是以加高后这部门荷载仍感化于老坝体,而不会传送到新加高部门坝体;3)加高后新增自重、水压以及温度等荷载由新老坝体配合承当;4)新老坝体混凝土弹性模量差异跟根底内情弹性模量差异不会对荷载分配孕育产生影响。

在以上假设前提下,加高后老坝体受力产生变卦,建基面竖向压力跟力矩均有增量孕育产生,前期老坝体坝踵应力增量QUOTE、新坝体坝趾应力增量QUOTE跟老坝体坝趾应力增量QUOTE可以表现为:其中:QUOTE为新老坝体建基面法向力总增量;QUOTE为感化于坝段上全部荷载增量对新老坝基面形心轴的力矩总跟;建基面总面积QUOTE;力矩增量跟QUOTE;坝踵坝趾距形心轴距离QUOTE;建基面临形心轴的惯性矩QUOTE;老坝体坝趾距新形心轴的距离QUOTE;QUOTE表现温差荷载Ttem孕育产生的温度应力增量,QUOTE、QUOTE跟QUOTE分别为坝踵部位、坝趾部位跟老坝体坝趾部位温度应力增量,具体求解措施鄙人一节中给出。 依据老坝体应力状况,联合加高后新、老坝体应力增量,可以取得坝踵应力:QUOTE;老坝体坝趾应力QUOTE;新坝体坝趾应力QUOTE=QUOTE。 加高前后温差荷载引起的内力跟应力[8]重力坝加高时,老坝普通已充分冷却,而新坝因为水化热等身分,温度会逾越老坝,带来两者之间的温差荷载QUOTE。

依据文献(8),若老坝跟新坝混凝土弹性模量分别为QUOTE跟QUOTE,下流面与竖直向夹角为QUOTE,在温度荷载感化下,思索老坝下流面平行倾向受到完好约束,但下流面法向上可自由变形,则平行于下流面倾向上有初应力QUOTE,法向跟切向应力为0,若坝体下游面竖直,某高程处水平切面老坝宽度为b1,新坝宽度为b2,总宽度为b,剖面形心距下游面距离为b0,可取得温度荷载感化在剖面形心0上的轴力QUOTE跟弯矩QUOTE为:QUOTE,QUOTE其中QUOTE为下游面顶端距水平剖面的高度,别的变量如下:设QUOTE轴以水平剖面形心点为原点,指向下流倾向。 依据平衡前提,可以取得沿水平剖面坐标为QUOTE值处竖向应力值:其中:QUOTE,QUOTE,再叠加初应力后,取得最终温差荷载引起的应力为:抗滑稳定平安系数抗滑稳定是重力坝平安的最重要目标。 因为分期加高坝体所受荷载与一次浇筑蓄水坝体所受荷载在新老坝体上的分配比例分歧,分期加高新老坝体抗滑稳定平安系数普通应是分歧的,而一次方案坝体两者相同,显然分期加高坝体稳定平安系数不能依照现有重力坝方案规范中止剖析,需求中止修正。

在分期加高坝体荷载分配上,水平推力部门,加高期存在水平推力QUOTE由老坝体承当,加高后新增水平推力QUOTE由新坝体跟老坝体两部门配合承当。 现界说老坝在加高限制水位时理想受力与坝体极限承载力的比值为承载系数QUOTE,有:其中QUOTE、QUOTE为老坝单元宽度遭受水平力总跟,QUOTE、QUOTE为建基面各部位单元宽度竖直力与摩擦系数乘积总跟;QUOTE、QUOTE建基面各部位粘聚力与建基面长度乘积总跟;QUOTE、QUOTE、QUOTE跟QUOTE为老坝体建基面分歧部位摩擦系数、粘聚力跟平均摩擦系数、粘聚力。 依据承载力系数界说,可得加高前老坝平安系数为:QUOTE。

加高后以畸形蓄水位运行时承载力系数增量为水平推力增量QUOTE或QUOTE与总竖直压力下坝体极限承载能力比值,即:其中QUOTE、QUOTE为建基面各部位单元宽度竖直力增量与摩擦系数乘积总跟;QUOTE、QUOTE建基面各部位粘聚力与建基面长度乘积总跟;QUOTE、QUOTE、QUOTE跟QUOTE为加高后全部坝体建基面分歧部位摩擦系数、粘聚力跟平均摩擦系数、粘聚力。 这时老坝体承载系数界说为:QUOTE,平安系数为:QUOTE。 新坝体承载系数为:QUOTE,平安系数为:QUOTE。

显然可见,老坝体最新的平安系数小于等于加高前的平安系数,新老坝体平安系数并分歧等,老坝体平安系数要小于新坝体平安系数,而且小于两者综合平安系数,这时老坝体自身平安系数可以无奈满足现有规范央求。

是以应采用最小的老坝平安系数中止稳定判别。 3应力跟稳定的无限元剖析措施以上重力坝加高断面方案措施是采用资料力学法中止的,其中应力算计跟稳定算计均包含一些明显的假设,未能反应新老坝体刚度及建基面分歧部位性质差异对应力散布带来的影响,同时稳定算计中新老坝体建基面分别遭受的压力跟剪力无奈明晰了解,而无限元剖析措施可以思索各种复杂界线,除个体应力会合点外,可以比照公允的反应各部位应力散布状况跟年夜小,是以将无限元措施跟资料力学措施联合求解,可以更准确靠得住地给出构造应力跟荷载分配,进而取得新老坝体稳定状态。

应力剖析设加高前建基面高低游倾向为QUOTE轴,坝踵坐标为0,坝趾坐标为QUOTE,总长度为QUOTE,加高后坝踵、坝趾坐标跟总长度分别为QUOTE、QUOTE跟QUOTE。 重力坝加高采用线弹性无限元算计坝体应力,具体剖析中,在建基面部位安排一层接触单元,首先模拟老坝体自重、水荷载跟扬压力等施加,取得根底内情面各点法向应力QUOTE跟高低游倾向剪切应力QUOTE,在此根底内情上模拟新坝体自重施加,然后下游水位抬升至加高后畸形水位,取得最终应力状态QUOTE跟QUOTE。

为消弭算计网格跟界线突变等身分形成的应力会合现象,将建基面应力转换为内力,算计取得加高后老坝体跟新坝体部门竖直力QUOTE、QUOTE,高低游倾向剪力QUOTE、QUOTE为:QUOTE;QUOTE;QUOTE;QUOTE加高后法向力对建基面形心轴的弯矩为:依据以上结果,采用资料力学措施中止等效,算计取得坝踵、坝趾部位的等效应力:该等效应力应可以比照准确的评估坝踵坝趾拉压状态,且能与资料力学措施互相校核。 稳定剖析无限元稳定剖析有两种措施,第一种措施是与资料力学算计措施相联合,与上节相同,在取得应力算计结果后,经由过程积分取得建基面内力QUOTE、QUOTE跟QUOTE、QUOTE,以此内力代入抗滑稳定公式,取得全体稳定平安系数QUOTE:若分别采用老坝体建基面跟新坝体建基面内力,可以取得新老坝体各自的抗滑稳定平安系数QUOTE跟QUOTE:其中QUOTE跟QUOTE分别为新坝体下部建基面平均摩擦系数跟粘聚力。

该剖析措施未思索建基面各点竖向力跟剪切力的对应关联,是应用平均的不雅点,还是比照大约的。 第二种措施是采用接触非线性剖析措施中止算计,判别每个点应力状态QUOTE跟QUOTE能否满足稳定前提,如不满足服从前提,则单元未服从,继承坚持弹性状态,在荷载变卦时法向应力跟剪切应力产生变卦;如满足服从前提,单元服从,应力中止调剂,该单元应力坚持为极限应力状态。 慢慢降低建基面接触单元强度,以在畸形荷载感化下单元恰好全部服从时降低系数的倒数为稳定系数,此稳定系数应与资料力学措施算计结果分歧。 单元服从判别准绳可采用摩尔库伦服从准绳,具体算计中将接触单元法向应力跟高低游倾向剪应力代入,即:该算计方法十分准确地反应了构造刚度、建基面附近岩体刚度及加高过程中建基面法向应力跟剪切应力从新分配等身分的影响,应是更准确的一种措施,但算计过程较资料力学法复杂。

4重力坝加高工程实例汉江丹江口水利枢纽位于湖北省丹江口市汉江畔流上,初期工程坝顶高程162m,于1967年11月下闸蓄水,1974年完工。

比年来,因为华北地域缺水局表1深孔坝段剖析结果。

  李素真实也很为难。本人的确是一番好意,毕竟在他内心,丈人丈母是一种异常邪恶且强盛的存在,不敢掉以轻心,排场礼仪都是往第一流的走,生怕丈人挑礼,背后里说半子闲话,但是昔日这排场摆出来,似乎拔苗滋长,把老丈人给吓到了,……真实半子也吓到了,被老丈人吓的。三人进了家门,等待在正堂的李道正迎了下去,庭院里两位亲家一脸笑容,把臂言欢,气氛一扫刚刚的别扭跟颓丧,显得异常的融洽,的确蜜里调油……老老少小在庭院里聊了很久之后,李道正看出许敬山似有正事要跟李素聊,便很识趣地告了个罪,说好早晨猛饮,然后扛着农具下田去了。

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后帮全体式加高重力坝应力跟稳定算计措施跟方案准绳研讨 2004年,以优秀成就毕业于中国美协花鸟画高研班,取得出名年夜适意花鸟画大家郭石夫先生欣赏并收为门生,从而巨幅佳作赓续面世,令美术界关注。 后帮全体式加高重力坝应力跟稳定算计措施跟方案准绳研讨

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