周公宅水库混凝土双曲拱坝体形优化设计

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1、周公宅水库混凝土双曲拱坝体形优化设计徐建军，徐建荣，何明杰(中国水电顾问集团华东勘测设计研究院，浙江杭州310014)摘要：周公宅水库犬坝为抛物线形混凝土双曲拱坝。最大坝高125．5m。根据该工程河谷宽、温差大、水位变幅大的特点，对拱坝的前倾度、拱冠梁剖面厚度、拱圈中心角、拱端加厚等方面进行了研究，采用拱梁分载法和线弹性有限元法对拱坝进行了全面的体形优化和分析，取得了适应周公宅坝址的优良拱坝体形。关键词：双曲拱坝；有限元分析；体形优化设计；周公宅水库ShapeOptimizationofZhougongzhaiDoubleCurvatureArchDamXuJianjun，XuJian

2、rong，HeMingjie(HydroChinaHuadongEngineeringCorporation，HangzhouZhejiang310014)Abstract：Zhougongzhaiconcretedoublecurvaturearchdamisinparabolicshapewithmaximumheightof125．5m．Thefrontlean．sectionthicknessoftheclowncantilever,cen”alofarchandarchabutmentthicknessofthedamwereansleringstudiedafterthes

3、iteconditionsofwiderriverdifferenceandwaterlevelconsideringvalley，l且rsertemperaturelargerrange．Thefinalshapeofdamisdeterminedbyusingarch—cantilevermethodandlinearelasticfiniteelementmethodforanalysisandoptimization．KeyWords：doublecurvedarchdam；finiteelementanalysis；shapeoptimization；Zhougongzhai

4、Reservoir中图分类号：TV642．42(255、文献标识码：A文章编号：0559—9342(2010)08-0031--04程)河面宽35—40m：正常蓄水位233m时河谷宽1工程概况340m。天然河谷宽高比为2．92。周公宅水库坝址位于浙江省宁波市鄞州区章水坝址出露的主要地层为中生界侏罗系晶屑玻屑镇周公宅村附近．所处流域为甬江奉化江上的支流熔结凝灰岩(J3d)、蚀变岩(J3d(s))，局部岩脉侵樟溪．距宁波市约51km。离下游皎口水库约15人，及少量第四系冲洪积和残坡积物。熔结凝灰岩km。坝址以上控制流域面积132km2，水库总库容致密坚硬。抗风化能力强，岩体风化浅薄，局部受

5、1．12亿m3，电站装机2x6．3MW，具有供水、防洪断裂构造影响风化相对较深。出露基岩多为弱风化结合发电等综合利用效益。岩，部分为微风化岩，全～强风化岩仅局部分布，一周公宅水库为二等中型工程。水利枢纽主要由般厚1～3In。局部较厚，为5～10m。弱风化岩下限拦河坝、泄洪及放空(水)建筑物、引水隧洞及发埋深为：左岸180m高程以上5m左右．以下8一12电厂房等组成。拦河坝采用抛物线形混凝土双曲拱m；右岸180m高程以上2-6m，以下6—16m。局坝，最大坝高125．5m，大坝为2级建筑物，按500部达26in。河床清除漂卵砾石后即为微风化岩。相年一遇洪水设计，2000年一遇洪水校核。坝

6、址地震对隔水层顶板(q≤lLu)埋藏一般较浅。基本烈度为Ⅵ度。根据坝肩岩体物理力学特征和对其承载能力的2拱坝建基面的确定收稿日期：2009-08埘坝址河谷深切呈“V”字形。两岸山体雄厚，作者简介：徐建军(1972-)，男，浙江海盐人，教授级高工。一地形基本对称，地形坡度350～45。；～般(125m高级注册结构工程师．从事水电工程设计工作．WaterPowerVoL36No．8阿罨二i：：二翻竺：竺：=：：：：分析研究。拟定拱坝中、下部建基面采用微风化岩4．2拱冠梁剖面厚度优化(增加中上部厚度。减小体．对于近坝顶的上部和其他部位的局部基础，适底部厚度)当利用弱风化的下段岩体。按上述标准

7、，并经拱座根据对初步设计阶段拱坝体形的分析发现，由稳定复核。确定拱坝两岸坝肩嵌入深度和河床建基于周公宅坝址河谷较宽．按常规拱坝剖面设计的拱面高程。拱坝河床建基面高程为115．0m，各高程拱坝中上部拱的刚度较小．承担水推力的份额较小，圈两岸嵌入山体的深度见表1。通过分析，坝基综合总体应力水平较高的部位集中在坝体中下部，未能变形模量分5个区。综合变形模量为15．O一17．0GPa。充分发挥中上部拱圈的作用。招标阶段根据以上分表1拱坝各高程拱圈两岸嵌