横缝开合状态对高坝深孔结构力学行为影响

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1、Seediscussions,stats,andauthorprofilesforthispublicationat:https://www.researchgate.net/publication/287208287EffectofcontractionjointstateonthemechanicalbehaviorofdeepopeningsinhighdamsArticleinShuiliXuebao/JournalofHydraulicEngineering·October2013CITATIONSREADS0492authors:SherongZhangMaoY

2、uTianjinUniversityTianjinUniversity42PUBLICATIONS1,282CITATIONS8PUBLICATIONS24CITATIONSSEEPROFILESEEPROFILEAllcontentfollowingthispagewasuploadedbyMaoYuon23December2015.Theuserhasrequestedenhancementofthedownloadedfile.水利学报2013年10月SHUILIXUEBAO第44卷第10期文章编号：0559-9350（2013）10-1249-08横缝开合状态对高坝

3、深孔结构力学行为影响1121张社荣，于茂，肖峰，王超（1.天津大学水利工程仿真与安全国家重点实验室，天津300072；2.中南勘测设计研究院，湖南长沙410004）摘要：横缝开合状态对高坝深孔结构力学行为有重要影响。建立了考虑不同横缝初始间隙及其开合行为影响的高坝深孔分析模型，分别从“结构变形、开裂状态、应力分布及实际配筋受力状态”4个角度，结合实际工程，获取了横缝开合状态影响下孔口结构的力学行为特征，弥补了传统高坝深孔结构分析中因简化横缝状态而造成的设计偏差。研究表明，横缝初始间隙越大，高坝深孔结构变形、开裂、应力及钢筋受力等力学行为特征越趋于不利状态，结构受力性能明显降

4、低，正确描述横缝开合状态是分析深孔真实力学行为乃至合理配筋的重要保障。关键词：重力坝；孔口；横缝；初始间隙；变形；开裂；钢筋应力中图分类号：TV314文献标识码：A1研究背景高坝深孔结构的力学行为研究是水工结构领域研究的重点问题之一。国内外学者为探讨深孔结构力学行为进行了大量试验与数值分析研究，研究内容涉及混凝土本构、深孔设计方法孔口开裂行［1-5］为、泄水孔悬臂结构对孔口应力分布影响、表孔及上部结构受力等方面，但在研究过程中也存在一些问题。一方面往往对孔口结构进行大量简化，关于网格精度、模型范围、横缝及其初始间隙等对深孔力学行为影响的研究较少涉及，且常规数值分析中往往忽略

5、横缝及其开合状态而直接考虑为［1-5］［6］位移协调或完全自由状态，这显然与高坝深孔结构带初始间隙工作的实际情况不符。另一方［7-12］面，描述横缝状态是坝体仿真建模的重要方面，不恰当的模拟方法将影响甚至不能体现横缝开合的真实状态，可能引起高坝深孔力学行为特征的某些变化，致使不能真实描述孔口受力行为特征，获得不合理的高坝深孔结构分析与设计成果。为此，本文就横缝初始状态及其开合行为对高坝深孔力学特征的影响进行研究。2计算模型某重力坝后期正常蓄水位400.0m，坝顶高程406.5m，最大坝高216.5m，厂房进水口坝段最大坝高180.0m，进水口底板高程为305.0m，孔内水头

6、达到95.0m。坝段宽度为25.0m，进水口尺寸为：宽8m×高12m。坝身进水口结构开口尺寸大，坝体刚度削弱明显，加之孔内水压与上部混凝土自重、库水压力与扬压力的综合作用，孔口应力水平较高，采用传统的线弹性、单坝段的分析成果显示，孔口需要配置大量钢筋，但因没有考虑横缝对坝身孔口结构受力性能的影响，往往令孔口受力状态失真，配筋计算也出现偏差。收稿日期：2013-04-07基金项目：国家创新研究群体科学基金（51021004）；天津市应用基础与前沿技术研究计划（13JCYBJC19400）；水利工程仿真与安全国家重点实验室开放基金作者简介：张社荣（1960-），男，山东日照人，

7、教授，主要从事水工结构分析、水电工程安全技术研究。E-mail：tjuzsr@126.com通讯作者：于茂（1987-），男，河北石家庄人，博士生，主要从事水工结构安全技术研究。E-mail：tjudam@126.com—1249—为全面真实把握孔口钢筋混凝土结构力学行为特征，有限元网格要有一定精度；混凝土本构关系应能反映材料的真实受力特性，而线弹性本构关系不能准确描述混凝土的非线性开裂及应力重分布等效应；对于高坝深孔结构而言，横缝张开状态影响相邻坝段间的接触行为，从而影响孔口受力状态。表1为某重力坝监测特征值，由