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1、第四节重力坝的应力分析 目的 1 为了检验大坝在施工期和运用期是否满足强度要求 2 为解决设计和施工中的某些问题 如砼分区 某些部位的配筋等提供依据 应力分析的过程 1 进行荷载计算及荷载组合2 选择合适的方法进行应力计算3 检验大坝各部位的应力是否满足强度要求 一 应力分析方法综述 1 模形试验方法 2 材料力学方法 3 弹性理论的解析方法 4 弹性理论的差分方法 5 弹性理论的有限单元法 二 应力分析内容 确定计算工况 施工期 运用期 选择计算方法 材料力学法 有限元法 确定计算截面 坝基面 折坡处截面 其它需要计算的截面 计算选定截面上的应力 削弱部位 如孔洞 泄水管道部位等 的局部应力
2、 个别部位 如宽缝重力坝的头部 闸墩 导墙等 的应力等步骤 必要时分析坝基的上 下游局部应力及内部应力 一 基本假定1 坝体砼为均质 连续各向同性的弹性材料 2 取单宽坝体作为固结在地基上的悬臂梁计算 且不受两侧坝体的影响 3 水平断面上的垂直正应力 y是直线分布 可按材料力学中的偏心受压公式计算 二 边缘应力的计算1 水平截面上的正应力 yu yd 2 剪应力 u和 d 3 水平正应力 xu和 xd 4 主应力 1u 2u和 1d 2d 三 材料力学方法 1 水平截面上的正应力 yu yd 根据偏心受压公式 坝体上下游边缘垂直正应力 上下游边缘铅直应力 计算截面上全部荷载铅直分力 计算截面上
3、全部荷载对截面形心力矩 2 剪应力 由上游微分体的平衡条件得 上下游边缘剪应力 上下游坝坡率 上下游坝面水压力强度 3 水平正应力 由上游微分体的平衡条件得 上下游边缘水平正应力 x 4 边缘主应力 由于两个主应力面互相正交 由微分体的平衡条件 上下游边缘第一主应力 三 内部应力的计算1 坝内水平截面上的正应力 y 假定 y在水平截面上直线分布 2 坝体内剪应力 3 坝内水平正应力 x 4 坝内主应力 1和 2 5 考虑扬压力时的计算方法 坝体内部应力计算图 用材料力学分析坝体应力时 重力坝设计规范规定的强度指标 1 坝基面的 y应符合下列要求 1 运用期 在各种荷载组合下 地震荷载除外 2
4、施工期2 坝体应力要求 1 运用期 2 施工期 坝体内一般不容许出现主拉应力 但以下情况例外 宽缝重力坝离上游面较远的局部区域 可出现拉应力 但不得超过混凝土的容许拉应力 当溢流坝堰顶部位出现拉应力时 可考虑配置钢筋 廊道及其它孔洞周边的拉应力区域 宜配置钢筋 以承受拉应力 坝基的容许压应力是根据坝基岩石的室内试验 结合地基的具体情况而定 对于强度高 而节理 裂隙发育的基岩 其最大容许压应力可取试块 通常为5 5 5cm3 的极限抗压强度的1 20 1 15 对于中等强度的基岩可取1 10 1 20 对于均质且裂缝甚少的弱基岩及半岩石地基可取1 5 1 10 对于风化基岩 可按基岩风化程度 将其容许压应力值降低25 50 坝体应力的实际分布情况比较复杂 受很多因素影响 1 地基变形模量对坝体应力的影响 四 各种因素对坝体应力的影响 2 坝体混凝土分区对坝体应力的影响3 纵缝对坝体应力的影响4 分期施工对坝体应力的影响 见右图 5 温度变化及施工过程对坝体应力的影响
