混凝土面板坝趾板体型设计

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1、第35卷第1期人民长江Vol.35，No.12004年1月YangtzeRiverJan.，2004文章编号：1001-417（92004）01-0010-03混凝土面板坝趾板体型设计肖化文周忠兰（长江水利委员会设计院，湖北武汉430010）摘要：根据库克建议的趾板体型设计新思想，结合水布垭面板堆石坝趾板结构的具体设计，对趾板体型设计相关的“Y”线的定位、标准剖面体型参数的确定、趾板坐标的计算等进行了阐述。提出了运用向量法建立空间局部坐标系与整体坐标系的转换关系，从而使趾板坐标计算简捷方便，且易于设计修改。对计算方法和坐标转换关系作了详细介绍，可直接运用于类似工程设计，从

2、而使设计工作量大为减少。关键词：趾板设计；库克建议；向量法；混凝土面板堆石坝；水布垭水电站中图分类号：TV641.43文献标识码：A防渗是混凝土面板堆石坝的核心问题，也是关键和难点所z1，B点坐标为x2、y2、z2，如图1所示。在。面板坝的防渗主要依靠表面防渗（面板）和地下防渗（帷幕）来实现，趾板则是将两套防渗系统连接起来的构件。周边缝是将趾板与面板封闭的止水系统。没有趾板就没有周边缝。趾板的设计涉及到坝轴线定位、面板结构设计。趾板的体型设计与许多因素有关，一般以经验为主，且因人而异、因工程而异。本文结合水布垭面板坝趾板设计，对趾板体型设计作一探讨。1趾板体型设计方法在我

3、国面板坝工程实践中，一般以面板底面与趾板基础交线，即“X”线作为趾板体型设计的控制线，同时还以“X”线作图1“Y”线空间位置确定示意为趾板基础开挖的控制线。这对于趾板立模浇注、周边缝止水定位都不方便。为解决这一问题，库克建议：采用面板底面与趾

4、→AB

5、=ﾍΔx2+Δy2+Δz2板下游斜面交线，即“Y”线作为趾板体型设计的控制线，采用Δx=x2-x1Δy=y2-y1Δz=z2-z1“Y”线在底面上的投影，即“X”线作为趾板基础开挖的控制sinβ=Δz，β=arcsinΔz（1）线。一旦坝轴线和趾板线确定后，“Y”线就是唯一的，且与基

6、→AB

7、

8、→AB

9、础开挖无关。因此，趾板

10、立模浇注采用“Y”线作为控制线，施cosα=Δx=Δx（2）工方便、精度高。在水头较高或地质条件不理想的情况下，按常

11、A'B'

12、

13、→AB

14、cosβ规做法，趾板可能很宽，如趾板采取向上游延伸的方式布置，趾sinα=Δy=Δy（3）

15、A'B'

16、

17、→AB

18、cosβ板基础开挖量大，十分不经济。库克建议，趾板采取向下游延伸当cosα>0及sinα>0时，α在第Ⅰ象限，由（2）式或（3）式的布置型式，将趾板分成上游标准趾板和下游防渗板两部分。可求得；上游标准趾板与常规趾板相似，是基础灌浆的工作平台，下游防当cosα<0及sinα>0时，α在第Ⅱ象限，由（2）式可求得；渗板主要起延长渗

19、径的作用，使趾板基础满足设计允许的水力当cosα>0及sinα<0时，α在第Ⅳ象限，由（3）式可求得；梯度要求，避免趾板基础过大的开挖，经济合理。当cosα<0及sinα<0时，α在第Ⅲ象限，由（2）式或（3）式“Y”线是面板底面的一条边界线，也是周边缝的最后一道均可求得。止水，在空间上为一折线。根据地形、地质条件，“Y”线一旦确β由式（1）可求出。定，面板及周边缝布置基本确定，就可以进行趾板体型设计。设定“Y”线与水平面的夹角为β“，Y”线在水平面上的投影与x2趾板体型参数确定轴的夹角为α，则“Y”线的空间位置可以由α、β表示。由于考虑到基础灌浆和便于施工，趾板体型一般

20、按平趾板设计，“Y”线为一空间折线，各段“Y”线相应的α、β并不一样，因此即垂直于“Y”线的趾板标准断面中底面线始终为水平线。趾需分段求出。假定空间有一段“Y”线AB，A点坐标为x1、y1、收稿日期：2003-11-22作者简介：肖化文，男，长江水利委员会设计院枢纽处，高级工程师，工学硕士。第1期肖化文等：混凝土面板坝趾板体型设计11板标准断面如图2所示。一旦确定，将局部坐标原点选在“Y”线转折点作为控制点（如图3中A点）上，各断面局部坐标可根据计算点与原点的相对关系确定。事实上，趾板体型参数确定后，计算点局部坐标就很容易确定。图2典型趾板示意趾板体型参数中，标准趾板厚度

21、T及宽度B、防渗板宽度B2及厚度T2一般根据地质条件、水头并类比相似工程确定。水布垭面板坝趾板分A、B、C、D4类，T为0.6～1.2m，B为6～8m，B2为4～12m，T2为0.5m。确定B1时，应考虑周边缝表面图3坐标定义示意止水布置，一般取0.2～0.3m。水布垭面板坝趾板取B1为0.3（2）整体坐标计算。设定“Y”线上一控制点A的位置，其m。T1的确定应考虑周边缝下垫层小区料有一最小压缩厚度，整体坐标为A（x0，y0，z0），局部坐标为A（0，0，0）。假定局部坐避免面板局部应力过于集中，现行规范规定应不小于0.9m。