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1、简析某水电站碾压混凝土大坝设计 摘要：因坝址处河谷较宽，坝顶轴线弧线较长，是目前国内弧高比最大的碾压混凝土拱坝。其两岸山体地形不对称，且受工程调度运用方式特殊性的影响，对大坝体形设计提出了较高的要求。文章介绍了某水电站碾压混凝土大坝的设计思路和一些特点，为坝高突破的碾压混凝土拱坝的设计施工提供一定参考。关键词：水电站;碾压混凝土;大坝设计Abstract:Becauseofthedamsiteislocatedinthevalleyiswide,thelongeraxisarc,iscurrentlythelar
2、gestcamberratioofRCCarchdam.Thetwosidesoftopographyasymmetry,andprojectschedulingusingspecialway,putforwardahigherrequesttothedambodilyformdesign.ThispaperintroducesthedesignideaofahydropowerstationRCCdamandsomecharacteristics,toprovideareferencefordesignandco
3、nstructionofRCCarchdamhighbreakthrough.Keywords:hydropowerstation;rollercompactedconcretedamdesign;中图分类号：TU37文献标识码：A文章编号：81、工程概况某水电站坝址河床为薄层石灰岩,岩石破碎,岩石中有软弱页岩夹层,对坝的抗滑稳定及变形极为不利,两岸山体有数条溶洞,如建127m高拱坝,水库防渗堵漏、坝基处理难度和建设的风险都很大,因此,在重新论证该电站建设规模时,把水库正常蓄水位从335m降为282m,坝高由原来1
4、27m降为78.5m,电站装机容量由160MW变为50MW,年发电量由5.41×108kW·h变为1.97×108kW·h。坝址以上流域面积4630km2,多年平均流量109m3/s,水库正常蓄水位282.00m,水库总库容0.49亿m3。拦河大坝为碾压混凝土单曲拱坝,加上垫层的高度,最大坝高为78.5m,坝顶高程288.50m,坝顶弧长212.60m,坝顶通车宽度6.0m,坝底厚21.2m,拱坝厚高比0.27。泄洪建筑物布置在坝顶的中部,采用5个溢流表孔,闸门用液压启闭机启闭。靠右岸坝身设置1个水库放空底孔及预留
5、一个灌溉孔。采用挑流加“三坎式水垫塘”的消能方式。2、体形设计与优化8根据不对称宽河谷地形条件下建拱坝的设计理念，单曲重力拱坝的拱端推力及拱端变位均小于双曲拱坝。因此，首先考虑采用单曲重力拱坝形式，但坝踵处的拉应力不易满足规范要求；之后采取双曲拱坝体形设计进行对比，应力得到了很大程度的改善，且体形优化调整的效果好，自由度大。当单曲拱坝和双曲拱坝的体形均调整至坝体应力小于规范允许应力时，单曲拱坝低水位的拉应力范围较大，坝体工程量较多。从施工条件上比较，单曲拱坝高峰强度较大，资源投入亦较大；从工程投资上看，单曲拱坝比双
6、曲拱坝增加约13%。故，最终确定选用碾压混凝土双曲拱坝。经多次优化总结，宽谷拱坝特别需要拱圈刚度，又考虑到两岸不对称的地形特点，技施阶段对双曲拱坝体形又进行了优化和调整，将中间层拱冠厚度减小，适当增加拱端厚度，将拱冠梁适当前移，并采用分层拟合的三次抛物线作为曲率半径方程，减小坝体底部拱的曲率半径，增强拱作用，增大上部拱的曲率半径，使拱坝坝体应力和拱端推力方向更趋合理。从坝体应力计算成果看，拉应力分布范围减小；特殊荷载组合时，坝体最大拉应力下降了17%，工程量也略有减少。3、大坝应力分析3.1拱坝的应力分析拱坝的应力
7、、应变分析采用拱梁分载法进行,分析时将拱坝分为9拱17梁,考虑拱梁分载及径、切、扭三向调整。工况1的计算成果为:(1)坝体上游面:主拉应力主要分布在拱端,最大拉应力为0.737MPa,出现在820m高程左拱端；主压应力以拱冠周围为较大,其中以拱冠800m高程的4.727MPa为最大。(2)坝体下游面:8主拉应力主要分布在拱冠周围,最大为1.168MPa；主压应力以拱端周围为最大,但最大主压应力5.117MPa出现在738.5m高程的拱冠。(3)拱坝最大径向变位为3.02cm,位于820m高程。工况2的计算成果在本文
8、中省略。计算成果表明,在基本组合及特殊组合工况下,坝体的应力及位移分布规律合理,其最大值均在允许范围内。3.2重力坝的应力分析左岸重力坝除自身作为挡水建筑物外,还要作为拱坝左拱端的基础,故坝体承受的荷载有水荷载、扬压力、自重和拱坝左拱端的推力。由于结构受力的独特性及材料力学法的局限性,所以采用三维有限元来计算和分析其应力状态,计算范围包括左岸重力坝及坝基岩体
