混凝土面板堆石坝中高趾墙结构应力计算分析

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1、第40卷第5期2014年5月水力发电琨凝土面板堆眉坝中高趾墙结构应力计算分析谢浩，刘斯宏，王柳江，黄明坤，张媛(河海大学水工结构研究所，江苏南京210098)摘要：混凝土面板堆石坝高趾墙是一个三向受力体系，采用材料力学法和三维有限元法两种方法对高趾墙进行竣工期和蓄水期的结构应力分析。结果表明，两种计算方法所得结果基本一致，材料力学法可以简单、快捷的计算出结构大主应力的大小和位置，但该方法具有局限性，对于重要工程仍需用有限元法进行校核。关键词：混凝土面板堆石坝；高趾墙；材料力学法；有限元法；结构应力CalculationandAnalysisontheStructura

2、lStressofHighToeWallofConcreteFacedRoekfillDamXIEHao，LIUSihong，WANGLiujiang，HUANGMingkun，ZHANGYuan(ResearchInstituteofHydaculicStructure，HohaiUniversity,Nanjing210098，Jiangsu，China)Abstract：ThehightoewallofCFRDiSathree-dimensionalforcesystem．Thematerialmechanicsmethodandfiniteelementmet

3、hodareusedtoanalyzethestructuralstressesofhigh-toewallduringconstructioncompletionperiodandwaterstorageperiodrespectively。Thecomparisonofresultsshowsthat：(a)thetwocalculationmethodscanbasicallygainsameconclusions；(b)thematerialmechanicsmethodcansimplyandquicklycalculatethemagnitudeandlo

4、cationofprincipalstress，buthasitslimitations,andSOthestructuralstressofhightoewallinmajorCFRDprojectstillneedtobecheckedbyusingfiniteelementmethod．KeyWords：CFRD；hightoewall；materialmechanicsmethod；finitedementmethod；structuralstress中图分类号：TV641．43文献标识码：A文章编号：0559—9342(2014)05--0033—040前言

5、1某工程高趾墙方案设计混凝土面板堆石坝设计中．通常采用混凝土高某水电工程以发电为主，水库正常蓄水时上游趾墙的方式来弥补地形、地质条件的缺陷或处理与水位340．0Ill，下游水位260．0In，最大坝高90．5岸边相邻水工建筑物合理衔接问题⋯。SL228-2013m，水库总库容5．42亿m，电站装机容量230Mw，《混凝土面板堆石坝设计规范》中定义趾墙为：“布保证出力69．4MW，多年平均发电量10．5858亿置在趾板线上和面板连接的混凝土挡墙”．这表明高kW·h。工程枢纽主要由混凝土面板堆石坝、高趾趾墙兼有趾板和挡土墙的双重作用。近年来，采用墙、左岸岸坡式溢洪道、右岸

6、泄洪排沙洞、引水发高趾墙的面板堆石坝工程不断增多，陆希等罔通过材电系统及地面厂房等建筑物组成。料力学法分析了公伯峡面板堆石坝高趾墙的应力状工程坝趾处河谷呈不对称“V”形。左岸近河态及安全系数；沈振中等[I采用三维非线性动力有限床存在宽100～1401TI、坡角10。～15。的较平缓坡地，元方法，研究了海甸峡水电站面板堆石坝高趾墙的缓坡后山坡地形坡角30。～35。。右岸山坡地形坡角动力变形特性，论证了高趾墙在地震工况下的安全35。~45。。河谷底宽170m～180ITI，河床面高程263．00～性；李振~]141以吉音水利枢纽工程为例通过三维有限271．O0in，设计正

7、常蓄水位处河谷宽370～380m。元静动力分析表明了高趾墙作为非受力结构的垂直防渗体的可行性。本文采用材料力学法和三维整体收稿日期：2013—11-12有限元两种方法计算某工程高趾墙的结构应力，并作者简介：谢浩(199O一)，男，湖北随州人，硕士研究生，主对两种方法进行对比分析。要从事土石坝静动力研究．WaterPowerVo1．40No．5豳水力发电为了弥补趾板线地形、地质条件的缺陷并协调解，∑6∑M+一l_决坝肩溢洪道的布置，本工程采用半重力式高趾T墙。墙体总长172．5m，最大墙高为62m。高趾，，∑6∑M(¨1)一墙与坝体连接断面及剖面如图1