土石坝混凝土护坡厚度计算研究

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1、第2期(总第357期)吉林水利2012年2月【文章编号】1009-2846(2012)02-0016--03土石坝混凝土护坡厚度计算研究路强(水利部新疆维吾尔自治区水利水电勘测设计研究院，新疆鸟鲁木齐830000)【摘要】本文以新疆北部地区莱水利工程为研究对象，对土石坝混凝土护坡进行计算比较分析。采用碾压式土石坝设计规范与土坝设计规范分别计算混凝土护坡厚度．结果显示：当坝面坡度系数m-2—．5时不同混凝土护坡计算方式其蛄果差异较明显。通过稳定分析等算法最终确定合理混凝土护坡厚度0．25m较合适。[关键词】土石坝；混凝土护坡；护

2、坡厚度[中图分类号]Ⅳ641[文献标识码]B~m2+l(·_1)。7·0引言式中：'7为系数，取1．O；为累积频率为1％波在水利工程建设中土石坝工程施工简单，筑高，m；lm为平均波长，m；b为沿坝坡向混凝土护坡坝料源丰富，地质条件要求低，可充分利用当地材板板长，3m；pc为板密度，24KN／m3；p．为水密度，10料，具有造价便宜、运用管理方便、易维修等优点，KN／m。；ra为边坡系数，2．5。被广泛运用[1]。护坡是坝体设计关键部分之一，坝《土坝设计》H】规定对坝面明缝混凝土护坡板，体护坡质量直接关系到风浪、冰冻等外界条件对

3、坡度系数在m=2—5时，在浮力作用下以公式(1—坝体的淘刷。因此在寒冷地区护坡设计中，需考虑2)公式估算面板厚度t：防浪、防淘、防冻涨等诸多因素。t=k0．225x2hxV1+m"一(1—2)混凝土护坡较干砌石或浆砌石护坡具有施工，、一1xm速度快、质量好、造价低、材料供应广泛等优点，在式中：后为系数，取1．25；为波浪高度；yc为新建及改建水库大坝中常采用。但由于混凝土护板容重，24KN／m3；m为边坡系数，2．5。坡受力复杂，难以确定合理的混凝土护坡厚度[2]。本文通过计算坝坡坡度系数m=2—5时，板在浮力2混凝土护坡厚度

4、计算作用下的稳定计算、重力稳定及强度计算，综合确定适宜的混凝土护坡厚度[4】。以新疆北部某水利工混凝土护坡主要作用是防止风浪淘刷及漂浮程为例来确定合理的混凝土护坡厚度。为今后坝物、冰冻等时坝体破坏，对坝体起保护作用。由(1—体混凝土护坡设计提供部分理论参考。1)、(1—2)计算混凝土护坡厚度，见表1。由表1计算可以知，采用(1—1)、(1—2)公式计算1研究分析方法的混凝土护坡厚度分别为0．083m、0．208m，差异较大。板在浮力作用下稳定时。混凝土护坡厚度由公混凝土护坡厚度计算中，以波高、波长2式(1一1)计算，考虑累积频

5、率为1％的波高、平均波及护坡的坡度系数m等特征参数来确定。长、沿坝坡向混凝土护坡板板长、混凝土护坡板密《碾压式土石坝设计规范》嘲规定对坝面明缝度、水密度等因素，故计算结果较公式(1—2)偏小；混凝土护坡板，坡度系数在m=2—5时，在浮力作公式(1—2)根据试验及实践资料提出形式上类似的用下以公式(1—1)计算护坡厚度t[收稿日期】2011-09-07【作者简介】路强(1982-)，男，甘肃武威人，硕士。主要从事水利水电勘测设计研究工作。一l6一吉林水利土石坝混凝土护坡厚度计算研究路强20l2年2月经验公式，只考虑波浪高度、板容

6、重等因素，而未(2)粘结的冰盖长度Z：考虑沿坝坡向混凝土护坡板板长、水密度等因素，z：、V／yn(3—2)故结果较(1—1)偏大。为进一步确定合理的护坡厚度，对护坡需进行力学稳定分析及倾覆稳定性分式中：h为库水位升高时高出冰面的高度。(3)冰盖对混凝土板铅直向上的拔力P：析计算。P=V~yhMl(3—3)3复合防渗体抗倾稳定分析(4)垂直板面的拔力只和平行板面的剪力P^：垂直板面的拔力和平行板面的剪力P^的《碾压式土石坝设计规范》中仅给出了护坡在计算公式分别为：浮力作用下的护坡厚度计算公式。并无护坡稳定=V~hM／cosa(3

7、-4)计算的相关公式。故此，混凝土护坡在风浪作用下Ph=V~ThMlsina(3—5)的抗滑稳定性分析计算只能按《土坝设计》[4】推荐式中：为护坡板与水平面的夹角。计算简图公式(3—1)一(3—5)计算：见图1，具体计算见下表2，表3。作用于板上的力如下：①板上波浪压力；②板下上托力；③板上静水压力；④板下静水压力；⑤板自重。冰盖对护坡板面产生拔力时的护坡厚度按公式(3一1)一(3—5)计算，计算简图见图l。根据《土坝设计》同时对冰盖对护坡板面铅直向上的拔力P、垂直板面的拔力和平行板面的剪力P^进行计算，其公式为：(1)最大承

8、受力矩(8)位上升时(b)水位F降时在断面a—b不至于断裂时，最大承受力矩圈1冰层对混凝土护坡的拔力简圈可用断面b在塑性阶段的应力状况得：由计算表2、3可以看出，水位上升时，混凝土2护坡厚度与冰层厚度呈直线关系．其方程为：t=肚z×+(3一1)O．+O．o5，相关率尺=o．9