重力坝设计 PPT课件

合集下载
相关主题
  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。

σ
20 10 0 12 3 4 5 -10

库 满
坝 趾
坝 趾
坝 踵
坝 踵
σy
τ σy τ 10
Ec/Er

Ec— — Er— —
基坝 岩体
19
2、地基变形弹模 对坝体应力的影 响 3、坝体异弹模对 坝体应力的影响 4、纵缝对坝体应 力的影响 5、分期施工对坝 体应力的影响(见 下图) 6、坝踵断裂对坝 体应力的影响
第一章 重力坝(二)
1
第五节 重力坝的应力分析
一、重力坝应力分析的目的
1.检查坝体和坝基在设计情况下能否满足强度的要求 ;
2.根据应力 分布情况进行坝体混凝土标号的分区 ; 3.研究坝体某些部位的局部应力集中和某些特殊结构(如 坝内孔道、溢流坝闸墩和挑流鼻坎等)的应力状态,以便采 取加强措施。
二、重力坝应力分析方法
同理可得:
9
4、边缘主应力 ′和″
上下游坝面仅受垂直于坝面的水压力,没有剪应力。 因此,上下游坝面即为主应力面之一,而另一主应力面必 然与坝面垂直。
(1)第一主应力1′和1″ 1)对于上游坝面A点三角形微元体
取 FY0
得:
化简得:
2)对于下游坝面A点三角形微元体
取 FY0
可得:
10
(2)第二主应力2′和2″ 由于另一主应力即为作用在坝面上的压力强度,故有:
20
分坝 布体 示主 意应 图力
21
第五节 重力坝的剖面设计
一、剖面Baidu Nhomakorabea计原则
1.满足稳定和强度要求,保证大坝安全; 2.工程量小; 3.运用方便; 4.便于施工。
二、基本剖面
▲重力坝的基本剖面是指坝体在自重、静水压
力(水位与坝顶齐平)和扬压力三项主要荷载作用
下,满足稳定和强度要求,并使工程量最小的三
角形剖面。
22
23
▲ 对于完整、坚硬的岩基,f′、c′值较大,剖面 尺寸主要由上游面不出现拉应力的条件控制,上 游坝坡较陡,甚至可做成倒坡(n<0),但倒坡对 施工不利,且在库空时,坝趾易出现拉应力。
▲ 对于完整性较差、较软弱的岩基, f′、c′值较 小,需要将上游坝坡放缓,以便借助上游坝面上 的水重帮助坝体维持稳定。但当n太大时,在满 库情况下合力可能超出底边三分点,坝踵易出现 拉应力。
▲材料力学法通常沿坝轴线取单位宽度(1m)的 坝段作为计算对象。
▲在一般情况下,坝体的最大和最小应力都出 现在坝面,所以,在重力坝设计规范中规定, 首先应校核坝体边缘应力是否满足强度要求。
▲计算坝体内部应力需要以边缘应力为边界 条件。
▲沿坝高方向每隔一定高度(或断面轮廓有突 变处)切取水平截面作为计算截面。
∴ y′=
W 6M
T
T2
∵ y′= ′-″

y″=
W 6M
T
T2
7
2.边缘剪应力 ′和″
(1)对于上游A点微元体
取 FY0 可得:
化简得: (2)对下游坝面B点微元体
同理可得:
8
3.铅直截面上的边缘正应力x′利x″ (1)对于上游坝面A点微元体
取 FX0 得:
化简得:
(2)对下游坝面B点微元体
2.坝踵和坝体上游面的垂直应力计算公式(计扬压力)
S(·)=W
T
6M
T2
≥0
3.短期组合下游坝面的垂直拉应力计算公式
S(·)=
15
▲荷载计算步骤: 分析 画图 列表计算 校核
16
17
18
五、各种因素对坝体应力的影响
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
▲根据工程经验,重力坝基本剖面的上游边坡系 数常采用0 ~0.2,下游边坡系数常采用0.6~ 0.8,坝底宽约为坝高的O·7~0.9倍。
24
三、实用剖面
1.坝顶宽度B (1)无特殊要求
●B=(8%~10%)H
B H
●B≥(2%~3%)H ●常态砼坝:B≥3m ●碾压砼坝:B≥5m
(1)有特殊要求
若有交通要求或设置移动式启闭机时,应据需 要而定。
1.作用效应函数
2.抗力函数
R(·)=fc

R(·)=fR
3.强度要求
14
(二)正常使用极限状态强度验算
1.DL5108-1999规定:(1)核算坝踵垂直应力,按作用的 标准值分别计算作用的短期组合和长期组合;(2) 核算坝体 上游面的垂直应力,按作用的标准值计算作用的长期组合; (3)核算短期组合下游坝面的垂直拉应力。
应力分析的方法可归纳为理论计算和模型试验两大类。 理论计算又分为材料力学法和弹性理论法等 。国内外广 泛采用弹性理论的有限单元法来计算坝体应力。
2
DL5108-1999规定:
●混凝土重力坝一般以材料力学法和刚体极限平衡法计 算成果作为确定坝体断面的依据。
● 高坝除用材料力学法计算坝体应力外,尚宜采用有限 元法进行计算分析,必要时可采用结构模型、地质力学模 型等试验验证。
p′=pu′ p″=pu″
1)上游边缘应力
′= y′n x′=y′n2 1′=(1+n2) y′
2′=0
2)下游边缘应力
″=y″m x″=y″m2
1″=(1+m2) y″
2″=0
13
四、强度校核
(一)承载能力极限状态强度验算
强度验算时,应考虑基本组合和偶然组合两种情况。 规范规定,重力坝承载能力极限状态抗压强度的核算点 有:①坝基面的坝趾;②坝体选定截面的下游端点。
2′=p′ 2″=p″ 5.有扬压力时边缘应力的计算 (1)水平截面上的边缘正应力 y′和y″
将扬压力作为一种荷载计入W和 M中,再应用前
述公式。 (2)其佘边缘应力 仍根据坝面微元体的平衡条件求得。但此微元体上需
计入扬压力。
11
1)上游边缘应力 2)下游边缘应力
12
(3)当无泥沙压力和地震动水压力情况时
▲计算图形及应力与荷载的正方向见图1-5-1。
4
图1-5-1 坝体应力计算图 5
图1-5-2 坝体边缘应力计算图
6
1.水平截面上的边缘正应力 y′和y″
O
B
A T/2
O
T/2
B
面积:A=T×B=T
抗弯截面模量:WZ=
1 6
T
2
y′
y″
据材料力学偏心受压公式:
∵ y′= ′+″=
W M A WZ
● 修建在复杂地基上的中坝,必要时,可进行有限元分 析。
三、材料力学法计算重力坝边缘应力
(一)基本假定 1.坝体混凝土为均质、连续、各向同性的弹性材料。 2.视坝段为固接于地基上的悬臂梁,不考虑地基变形对坝 体应力的影响,并认为各坝段独立工作,横缝不传力。
3
3.假定坝体水平截面上的正应力y按直线分布, 不考虑廊道等对坝体应力的影响。 (二)重力坝边缘应力的计算
相关文档
最新文档