拱坝病害研究和加固措施

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1、拱坝病害研究和加固措施　　摘要：砌石拱坝的开裂大致可以分为三个阶段，从裂缝成因分析中可以看到，拱坝开裂是温度荷载、两岸岩体岩性不对称分布、拱坝体形不良加之施工质量差的联合作用结果，尤其是由于坝身应力导致的裂缝存在发展的趋势，所以必须及时处理。关键词:裂缝拱坝加固处理中图分类号：TV642.4文献标识码：A文章编号：1拱坝一般裂缝成因及主要表现形式水工建筑物在实际使用过程中承受两大类荷载，各种外荷载和变形荷载(温度、收缩、不均匀沉陷)统称为广义荷载，其中静荷载、动荷载和其他荷载，称为第一类荷载；变形荷载，称为第二类荷载。裂缝的成因不外乎以下三种：第一种裂缝：由外荷载（

2、如静、动荷载）的直接应力，即按常规计算的主要应力作用于结构体内超过一定数值后在相应部位产生裂缝。其典型的表现形式为：如果是中心受拉，则出现竖直裂缝；如果为中心受压，则出现短而密的平行裂缝；如果受剪，则出现约45°方向的斜裂缝。6第二种裂缝：由外荷载作用，结构次应力引起的裂缝。因为许多结构物的实际工作状态同常规计算模型有出入，从而在某些部位引起次应力导致裂缝。另外在水工结构物中不可避免要设置孔洞、廊道、挑梁、牛腿等，因为在常规的计算中难以用准确的图式进行内力计算，因而在这些部位的转角或结构形状突变处，常常产生巨大的应力集中而导致裂缝的产生。次应力或应力集中所形成的裂缝

3、多由张拉、劈裂、剪切所致，其表现形式和直接应力产生的裂缝形式相似。第三种裂缝：由变形引起的裂缝，即结构由温度、收缩和膨胀、不均匀沉陷等因素而引起的裂缝。这种裂缝具有区别于荷载裂缝的特点：一、结构首先要求变形，当变形得不到满足才引起应力，而且应力与结构的刚度大小有关，只有当应力超过一定数值才引起裂缝，裂缝出现后变形得到满足或部分满足，同时刚度下降，应力就发生松弛。某些结构，虽然材料强度不高，但有良好的韧性，也可适应变形要求，抗裂性能较高。二、按普通外荷载的计算原则，从外荷载的作用、结构内力的形成，直至裂缝的出现与扩展，在外荷载不变的条件下，似乎都是在同一时间瞬时发生并

4、一次完成的，是个“一次过程”。但是变形荷载的作用，从环境的变化，变形的产生，到约束应力的形成，裂缝的出现与扩展都不是在同一时间瞬时完成的，它有一个“时间过程”，称之为“传递过程”，即应力累积和传递的过程，是一个多次产生和发展的过程。6温度变形引起的裂缝是混凝土因降温的收缩变形受到约束时，在混凝土内部出现很大的拉应力而产生的裂缝，此类裂缝一般都较深，有时是贯穿性的，将破坏结构的整体，它们大致具有如下规律：温差越大、温度变化越快、结构越薄、地基对结构的约束越大，就越容易开裂。寒潮引起的裂缝一般是因表面温度骤降而产生的裂缝，此类裂缝多出现在接近表面较浅的范围，一般为表面裂

5、缝。干缩裂缝是由于表层水分散失，随着湿度降低其表层产生体积收缩导致的裂缝，这类裂缝走向纵横交错，成龟裂状，没有规律性。沉陷裂缝是由于基础产生不均匀沉陷而导致的裂缝，多属深进或贯穿性裂缝，其方向与沉陷情况有关，有的在坝体上部，有的则在下部，一般与地面垂直或呈30°～45°角方向发展，较大的贯穿性沉陷缝，往往上下或左右有一定的错距，裂缝宽度受温度变化的影响小，随荷载大小而异，且与不均匀沉陷值成比例。2某拱坝的病害成因分析（1）温度变形引起的第一种裂缝6根据某某拱坝的裂缝调查资料，在大坝建成后1～3个月内，恰逢冬季低水位，在大坝左右拱端首先出现径向的贯穿性裂缝，随着气温的

6、降低裂缝开展宽度越来越大，且裂缝左右两侧没有发现上下错动，后来随着气温升高，裂缝又逐渐闭合，到次年冬季裂缝又张开，但水库满蓄时，裂缝宽度减小。总体来看，其裂缝的开裂变化规律是低水位温降时裂缝张开愈明显，反之裂缝张开愈小。根据应力计算结果，以基本组合a工况（正常蓄水+温降）、及特殊组合b工况（正常蓄水+温降+地震）产生的拉应力最为显著，主要集中在靠坝顶的拱端附近区域，且水位越低拉应力越大。这是由于低水位时，水平水压力引起的拱向压应力很小，尤其是靠坝顶部位，坝体上下游面均暴露在大气中，坝体温降收缩，坝顶靠坝头处拱向拉应力较大，从而引起开裂。由此可见，拱冠梁法应力计算结果

7、是温升时大坝整体拉应力减小，拱冠处上游侧受拉，下游侧受压，拱端处则是上游侧受压，下游侧受拉；而温降时坝体拉应力增大，其分布规律也恰与温升时相反。这与裂缝冬天低温张开、夏季高温闭合的实测情况是一致的，而且温降时在拱端上游侧附近区域产生的最大拉应力达到1.87MPa，远远大于砌体砂浆的允许拉应力1.4MPa。因此，温度变化在该拱坝内产生的应力是十分显著的。此外，某某水库拱坝下游面朝南，拱冠附近坝体向下游面倒悬，两岸是拱座山脊，盛夏高温期，下午2时到3时，拱坝下游附近的混凝土温度很高，而夜晚山谷温度有很快降低，坝面下的混凝土温度则下降较慢，内、外温差大，由此产生的拉应