碾压混凝土重力坝抗震措施研究

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1、碾压混凝土重力坝抗震措施研究计海力1陈江林21.云南水利水电建设工程技术开发有限公司云南省昆明市650021；2.北京禹冰水利勘测规划设计有限公司北京100048摘要：进入二十一世纪以来，我国经济得到了迅猛稳定地发展，在生产力快速增长的同时，资源的消耗速度及对能源的需求也与日俱增，利用新型清洁可再牛能源代替传统资源型能源己成为国家能源战略的重中之重。水能资源是技术上最成熟、经济上合理的清洁能源，也是我国能源结构中重要的组成部分。但是与发达国家相比，我国对水能资源的利用依然很低，仍然有很大的开发利用空间，要

2、开发这些源源不断的清洁能源，修建水利枢纽必不可少。随着筑坝技术的发展，新世纪我国先后开工建设及规划了数座世界级高混凝土规，比如澜沧江上的小湾拱坝，坝高292mo因我国大部分高坝大库多集中在我国西南部地区，该地区为强震多发地带，一旦失事将会给社会带来巨大的牛命财产损失，故研究高坝在强震中的动力响应及损伤机制进而确定合理的抗震措施成为当前急需解决的问题。关键词：碾压混凝土；重力坝；抗震措施重力坝依靠自身重力来维持稳定，根据筑坝材料或施工工艺的差异，可分为砌石重力坝、常态或碾压混凝土重力坝及堆石混凝土重力坝，从

3、目前坝工发展情况看，碾压混凝土筑坝技术得到了大面积推广。碾压混凝土坝可以大幅降低水泥用量，克服了混凝土坝的缺点。但受坝址区地形条件影响较大，当碾压混凝土坝体积不大时，大规模机械化施工的优势难以发挥。木文就基于西部某碾压混凝土高坝进行了地震分析，分析了地震中损伤因子的发展规律及截面应力的变化规律。1、工程概况某水库位于阳泉市孟县西潘乡进圭村至庄头村之间的乌河下游干流上，坝址位于均才村上游约lkm处，坝址以上控制流域面积1112.3km2o乌河属海河流域，发源于阳曲县的两岭山，自孟县东蒋村西南0.3km入阳泉

4、境内，流经孟县东梁、西烟、西潘、庄里4个乡（镇），由南向北于庄里乡枣院村汇入大河，全长64km,流域面积1230km2,阳泉境内流域面积697km2o主要支流温川河发源于阳曲县小五台山，流域面积339.49km2o坝址处乌河河谷底宽140-200m,河床覆盖层厚5-7m,河谷深槽处层厚1416m。坝基基岩主要为混合花岗岩，基岩强风化层厚度2-3m,弱风化层厚度15-20mo目前，该碾压混凝土重力坝坝顶高程1334m,建基面高程1190m,人坝正常幫水水位高程1330m,下游正常水位高程1209mo坝体碾压

5、混凝土分为RI-RV五个区域，各区间的材料中的动弹模较静弹模提高30%,动抗拉强度取为动抗压强度的10%。考虑自重、静水压力、淤沙压力、地震荷载和动水压力的综合效应。动水压力以附加质量的形式考虑。2、不同地基条件重力坝塑性损伤响应分析损伤力学是在研究有缺陷材料时建立的，由于材料不可避免的带有缺陷，当有较大外力作用吋，这些缺陷将不断发展，进而导致材料破坏，损伤力学就是为了在连续介质力学内研究材料在超过屈服强度后的应力软化过程而建立的。它的产生为分析重力坝地震响应提供了新的工具。通过与实际震害对比发现，混凝土

6、损伤模型可以描述大体积混凝土在复杂应力状态下的力学行为，并用来评价结构的损伤破坏状态。依据本文重力坝案例计算，其设计地震加速度代表值取以100年为基准期超越概率P100为0.02的地震动，相应基岩水平峰值加速度为3.45m/s2o大坝动力分析考虑垂直坝轴线方向的水平地震作用和竖向地震作用，竖向设计地震加速度的代表值取水平向设计加速度代表值的2/3。参照场地类别等因素，并按照抗震规范提供的反应谱形状，确定了反应谱谱，其特征周期Tg为0.2秒，设计反应谱为2.25其下限应不小于的20%。竖向加速度反应谱值取为

7、水平向加速度反应谱值的2/3,而p谱（放大倍数谱）不变。其计算结果如图所示，图1是挡水坝段的拉伸损伤分布图，从图上可以看出在上游折坡、坝踵和坝背折坡下方出现了拉伸损伤区，其中坝背折坡处的损伤区域面积最大。在损伤程度上，坝踵最大损伤值超过0.95，坝背折坡达到了0.92,大坝混凝土己经丧失了承载能力，而上游折坡仅仅达到0.7。根据经验一般损伤超过0.75就会出现宏观裂纹，坝背和坝踵都有裂缝出现。相对而言，坝踵的损伤区域很小，损伤值变化梯度较大，而坝背折坡高程以下出现了较大的损伤开裂区，接近人坝顶部，该区域混

8、凝土的抗拉强度较低，在地震中是最先发生破坏的地方。图1拉伸损伤分布图3、重力坝抗震的配筋措施分析目前大部分的大坝配筋分析主要集中在拱坝分析中，在梁向由于拱坝体型较为纤瘦，而地震中的应力较人，因此考虑给拱坝坝面上下游进行配筋以增强其在梁向的承载能力。在拱方向设有原始的施工横缝，在横缝处有明显的非线性反应,横缝在地震中会开裂从而使拱向拉压力释放，但过大的裂缝会导致横缝止水的破坏，严重的导致结构失稳，因此国内多个学者进行了横缝插筋抗