柔性拱和软弱地基上的碾压混凝土拱坝(2)

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清华大学学报(自然科学版)2002,42(10

)

整体温降10℃时坝体的应力和位移,并进行对比分析(基础弹性模量的计算参数见表2)。

表2　基础弹性模量的计算参数基础柔性刚性

Er??GPa

1020

都在2.0以内,和文[6]中的结论相同。

图6可见坝体在温降时拱冠的位移较大(往往较水压作用下变位大),随坝体地基情况好坏,采用柔性拱还是刚性拱均有改变,但是变化不大。坝肩的温度位移也有同样的规律。

由此可见,在温度荷载下,采用柔性拱,坝体的应力集中特别是拉应力集中得到了很大的改善,而坝体位移并不会恶化。

　　计算结果如图5,6所示,可以看出:

当坝体整

4　结　论

从坝体在水压和温度荷载作用下结果可以看出,在坝体设人工短缝以降低坝体刚度的柔性拱可以降低坝体应力集中,从而大大改善坝体应力。水压作用下软弱基础的拱肩位移加大,柔性拱坝体中部位移虽然在水压情况下有所增加,但是应力并不会恶化;增大坝肩的厚度虽不能改善坝肩上游面应力集中,增大了坝体和岩石的接触面积,可以减少坝体和岩石接触面的压应力和剪应力。因此,柔性拱结合坝体的坝肩加厚的方法可以解决在软弱基础上建造拱坝时坝体位移加大引起应力恶化的问题。由此可见,在软弱基础上修建拱坝不难通过采用结构措施来做到。

图5　温降10℃坝体上游面拱向Ρ

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图6　温降10℃坝体上游面顺河向位移

体温降10℃后,在坝体和岩石交界面产生了很大的应力集中,无论是软弱基础还是刚性基础,都会出现这种应力集中。在采用柔性拱时,坝肩上游面的拉应力从刚性拱的4.86MPa降到1.48MPa,降低了2??3左右。下游面的1??4缝处的拉应力也下降0.5～1MPa,下游面中缝留的人工短缝降低了下游拱冠拉应力的峰值。可见,柔性拱可以降低坝体的拉应力集中使处在内部低应力区的缝端大大降低了应变强度因子,保持在止裂结构允许范围(在文[6]中已发表)。这主要是由于柔性拱坝体刚度降低,变位增大,适应了坝体温降时的变位,降低了基础对于坝体的约束,释放了部分温度应力所致。文[6]指出,碾压混凝土薄拱坝人工短缝对施工期温度徐变应力和施工末期温度下降到运行期变温场的应力释放的效果显著,缝端应力强度因子也下降到止裂结构容易承受的范围内[6]。本项工程的应力强度因子计算结果也

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