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《壩體裂縫對拱壩承載力的影響》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、2011年第6期東北水利水電規(guī)劃設(shè)計［文章編號］1002－0624（2011）06－0007－02壩體裂縫對拱壩承載力的影響嚴成斌，向賢鏡（中國水電顧問集團貴陽勘測設(shè)計研究院，貴州貴陽550081）［摘要］文章以下澗口水庫拱壩的相關(guān)數(shù)據(jù)，選取單位高度拱圈作為研究對象，采用有限元法，應(yīng)用ANSYS通用計算軟件進行模擬計算分析。從拱圈開裂后出現(xiàn)的裂縫條數(shù)的變化，拱圈中心角的改變、跨度不同等，多方面分析裂縫對拱圈承載能力的影響。得出裂縫對拱圈的承載能力有所降低，單邊開裂對拱圈承載能力降低最為明顯，但裂縫數(shù)量的增加對
2、拱圈的承載能力影響較小，拱壩開裂基本不影響其繼續(xù)使用。［關(guān)鍵詞］拱壩裂縫；承載能力；接觸單元［中圖分類號］TV642.4［文獻標識碼］B1概述在我國六七十年代，興建了一大批拱壩，拱壩在地方水利建設(shè)中發(fā)揮了顯著作用。但由于當時科技水平的限制，很多拱壩在設(shè)計、施工以及地質(zhì)勘測上都存在缺陷，導致了一系列病害問題的出圖1單位厚度拱圈有限元模型示意圖現(xiàn)，而其中比較普遍的一種就是拱壩產(chǎn)生豎向裂3計算結(jié)果與分析縫，但很多拱壩開裂后能繼續(xù)使用。大家普遍認為1）拱圈的承載能力確定。應(yīng)用大型有限元軟拱壩的開裂會降低其承載能力，但
3、降低的幅度未件ANSYS進行建模及計算分析。通過計算分析發(fā)見明確解答。擬結(jié)合實際工程進行分析，對壩體裂現(xiàn)，結(jié)構(gòu)的極限承載能力能夠用簡單且直觀的判縫降低拱壩承載力進行評價。斷方法塑性區(qū)貫通法直接判斷得出，也可通過位2計算模型移突變法確定。用這兩種方法都能比較方便而又有限元計算分析軟件ANSYS自帶有接觸單有效地判定拱圈的破壞狀態(tài)?，F(xiàn)采用位移突變法元，應(yīng)用其中的面－面接觸單元模擬塊體與塊體之來判斷拱圈極限狀態(tài)，表1列出了某拱圈最大徑間的結(jié)合面。計算模型選取下澗口水庫高程向位移與超載系數(shù)關(guān)系。704.46m到705
4、.46m，高度為1m，厚度為4m，根據(jù)表1數(shù)據(jù)繪制，超載系數(shù)與最大徑向位中心角為110°的單位厚度拱圈為例，假設(shè)拱圈的移關(guān)系曲線如圖2所示。圖中右側(cè)的圖例分別為：上下游都是垂直的，即拱圈是等厚的，在上游面受0代表原拱沒有開裂，1，2，3，9分別代表拱圈裂縫到均布荷載的作用。此次計算采用單位高度的拱的條數(shù)。圈，將整個拱壩作了很大簡化，僅考慮拱向的作在圖2中，在無裂縫至多條裂縫下拱圈的超用，而忽略梁向，因此在計算分析中主要考慮上游載系數(shù)與最大徑向位移關(guān)系曲線，都有一個曲率水荷載，荷載的大小為高程704.96m處正
5、常水位的轉(zhuǎn)折點。也即位移由線性增加到偏離線性而急時水荷載的值，計算模型如圖1。劇增長的一個臨界點。位移突變法的觀點認為，拱·7·規(guī)劃設(shè)計東北水利水電2011年第6期表1最大徑向位移與超載系數(shù)關(guān)系表cm2）單個拱圈影響分析。根據(jù)以上方法單個拱原拱單邊開裂對稱開裂3條裂縫9條裂縫圈在各種情況下的超載系數(shù)分別為：原拱不開裂超載系數(shù)位移超載系數(shù)位移超載系數(shù)位移超載系數(shù)位移超載系數(shù)位移時約為3.8～3.9，單邊開裂時3.6～3.7，對稱開裂時10.7110.8510.7210.7210.723.5～3.6，3條裂縫時3
6、.5～3.6，9條裂縫時3.5～3.6。1.51.061.51.071.51.071.51.071.51.08裂縫條數(shù)對拱圈的承載能力與原拱比較降低百分21.4321.4321.4321.4321.43數(shù)，見表2。2.51.812.51.792.51.792.51.792.51.79表2單個拱圈裂縫數(shù)承載力降低百分數(shù)%32.2132.1632.1632.1532.183.53.223.53.653.55.433.55.443.55.46裂縫數(shù)單邊開裂對稱開裂3條裂縫9條裂縫46.3846.5646.5446.
7、5546.56降低百分數(shù)5.197.797.797.79拱圈開裂對其承載能力有所降低，單邊開裂對拱圈的承載能力與原拱比較，降低了5.19％，2條裂縫至9條裂縫降低了7.79％，拱圈開裂后，破壞了其整體性，其承載能力有所降低，但隨著裂縫數(shù)量的增加，拱圈逐漸形成了分塊結(jié)構(gòu)，塊與塊之間能傳遞應(yīng)力，其承載能力就不再降低。3）中心角不同的影響分析。為了對不同拱形的壩體裂縫作一個系統(tǒng)的分析研究，現(xiàn)以下澗口水庫砌石拱壩高程704.46m的拱圈作為參考，固壩極限狀態(tài)與拱壩由位移緩慢增長到急劇增大的定拱的跨度、拱圈的厚度以及荷
8、載情況不變，改變臨界點相對應(yīng)。詳細研究拱圈在各受力階段的位拱的中心角。在厚度相同，跨度相同，中心角不同移和破壞情況后發(fā)現(xiàn)，當壓力超載系數(shù)小于臨界的情況下對拱圈進行分析。中心角選取的范圍為值時，拱圈上只產(chǎn)生有限的破壞；而當超載系數(shù)超80°～120°。選取跨度60m，并參照其它工程再選取過臨界值時，拱圈上出現(xiàn)很大的塑性區(qū)，拱圈實際跨度100m和150m的拱圈作為研究對象，作同上己喪失了繼續(xù)承載的能力。因
