4重力壩的應(yīng)力分析

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4重力壩的應(yīng)力分析

第四節(jié)重力壩的應(yīng)力分析

應(yīng)力分析的目的：①檢驗(yàn)壩體在施工期和運(yùn)用期是否滿足強(qiáng)度方面的要求。

②確定壩體混凝土材料分區(qū)。③為壩體的某些部位配置鋼筋提供依據(jù)。

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4.1應(yīng)力分析方法綜述光測法模型試驗(yàn)法脆性材料電測法材料力學(xué)法

理論計(jì)算法

彈性理論解析法彈性理論差分法

彈性理論有限單元法

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4.2材料力學(xué)法(一)基本假定①壩體混凝土為均質(zhì)、連續(xù)、各向同性的彈性材料。②視壩段為固接于地基上的懸臂梁，不考慮地基變形對(duì)壩體應(yīng)力的影響，并認(rèn)為各壩段獨(dú)立工作，橫縫不傳力。③假定壩體水平截面上的正應(yīng)力σy按直線分布，不考慮廊道等對(duì)壩體應(yīng)力的影響。

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(二)

壩體邊緣應(yīng)力的計(jì)算在一般狀況下，壩體的最大應(yīng)力和最小應(yīng)力都

出現(xiàn)在壩面，所以應(yīng)當(dāng)首先校核壩體邊緣應(yīng)力是否滿足強(qiáng)度要求。(1)水平截面上的正應(yīng)力(如圖)yuyd

WB

6MB2

kPakPa

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-

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(2)邊緣剪應(yīng)力(如圖)由上游壩面的微分體，根據(jù)平衡條件ΣFy=0可得：

令

式中：pu為上游壩面的水壓力強(qiáng)度。

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同理，下游邊緣剪應(yīng)力(3)水平正應(yīng)力由上游壩面的微分體，根據(jù)平衡條件ΣFx=0可得：

同理，下游邊緣水平正應(yīng)力應(yīng)力：

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(4)邊緣主應(yīng)力由上游壩面微分體，根據(jù)平衡條件ΣFy=0,可得：

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同理，下游邊緣主應(yīng)力：由上游邊緣主應(yīng)力計(jì)算式分析，上游壩坡越緩，Φ越大，sin2υ越大，σu可能為負(fù)，出現(xiàn)拉應(yīng)力。因此上游壩坡坡角Φ不宜過大，n也不宜過大。

壩面水壓力強(qiáng)度也是主應(yīng)力：

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(三)考慮揚(yáng)壓力時(shí)邊緣應(yīng)力的計(jì)算

令Puu為下游邊緣的揚(yáng)壓力強(qiáng)度，由平衡條件可得：

upupuuyunxupupuupupuuyun2

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令Pud為下游邊緣的揚(yáng)壓力強(qiáng)度，同理可得：

xd

dydpudpdnpdpudydpudpdm2上下游邊緣的主應(yīng)力為：

1u1n2yupupuun22upupuu221d1mydpdpudm2dpdpud

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(四)壩體內(nèi)部應(yīng)力

壩內(nèi)應(yīng)力計(jì)算微分體

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應(yīng)力分布規(guī)律：σy呈直線分布；τ呈二次拋物線分布；

σx呈三次拋物線分布。壩內(nèi)應(yīng)力分布示意

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4.3強(qiáng)度指標(biāo)1、壩基面垂直正應(yīng)力的控制標(biāo)準(zhǔn)ymax壩基ymin0

運(yùn)用期施工期

計(jì)入揚(yáng)壓力

下游壩基(壩趾)處允許有不大于0.1MPa的拉應(yīng)力

壩趾處允許壓應(yīng)力取試塊巖石極限抗壓強(qiáng)度的(1/25—1/5),強(qiáng)度高者分母取大值，強(qiáng)度低者分母取小值。

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2、壩

體應(yīng)力的控制標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)用期σu(計(jì)入揚(yáng)壓力)≥0σu(不計(jì)入揚(yáng)壓力)≥0.25rHσd≤[σh]

施工期

1砼壓下游面可以有不大于0.2MPa的主拉應(yīng)力

地

震

允許壓應(yīng)力可提高30%拉應(yīng)力的安全系數(shù)不小于2.0

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4.5非荷載因素對(duì)壩體應(yīng)力的影響①地基變形對(duì)壩體應(yīng)力的影響

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②地基不均勻?qū)误w應(yīng)力的影響壩體跨越不同彈模的巖體，應(yīng)力將受到一定的影響；當(dāng)壩踵處的彈模高于壩趾處的彈模時(shí)，壩踵易出現(xiàn)拉應(yīng)力③壩體不同材料對(duì)壩體應(yīng)力的影響壩體外部材料彈模越高，壩踵越易出現(xiàn)拉應(yīng)力。

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④縱縫對(duì)壩體應(yīng)力的影響

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⑤分期施工對(duì)壩體應(yīng)力的影響

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極限狀態(tài)法采用概率極限狀態(tài)設(shè)