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时间:2021-04-23
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1、03第三章--重力坝课件(3.4-3.9)2)、同理,由下游坝面的微分体,ΣFy=0,可得:式中——下游面水压力强度,kPa;——下游坝坡坡率,。——下游面水压力强度,——下游坝坡坡率,2)、同理,由下游坝面微分体可以解出由(3–40)式可以看出,当上游坝面倾向上游(坡率n>0)时,即使≥0,只要在坝内取微元体,作用在微元体上的力如图3–22所示:由ΣFx=0,有:3.内部应力,则<0,即σ1u为拉应力。则<0,即σ1u为拉应力。愈大,主拉应力也愈大。因此,重力坝上游坡角不宜太大,常把上游面做成铅直的。不宜太大,常把上游面做成铅直的
2、。化简得:由ΣFy=0,有:化简得——材料容重,kN/m3。以上方程组只有二个方程式,但有σy、σx、的边界条件,因此可先确定σy,再确定σx、1.坝内水平截面上的正应力σy假定σy在水平截面上按直线分布,即三个未知数,因此,还需要补充一个条件。根据假定σy按直线分布,且已知当x=0时,当x=B时,2.坝内水平截面上的剪应力τ将式(3)代入式(2),经积分并利用边界条件可以得出∴当x=0时,令坝内水平截面上的剪应力呈抛物线分布。3.坝内沿垂直截面的水平正应力将式(4)代入式(1),经积分并利用边界条件可以得出∴当x=0时,令:沿垂直
3、截面的水平正应力呈三次曲线分布。的分布接近直线,因此,对中、小型工程可近似假定式中公式(4)和式(5)中的系数可利用平衡方程及边界条件直接求得实际上,4.坝内主应力σ1和σ2求得任意点的、和以后,即可计算该点的主以顺时针方向为正,当>时,自竖直线量取;当<时,自水平线量取。应力和第一主应力的方向4.考虑扬压力时的应力计算(1)求解边缘应力先求出包括扬压力在内的ΣW和ΣM,再利用式(3–34)和式(3–35),而τ、和σ1、σ2可根据边缘微元体的平衡条件求得。计算1)以上游边缘为例,令为上游边缘的扬压力强度,由上图的关系则有:由第三图
4、的平衡条件可以求得:由,有由,有∴2)其它情况以此类推●令为下游边缘的扬压力强度,由平衡条件可以得出●上、下游边缘主应力为(2)求解坝内应力可先不计扬压力,算出各点的σy、σx和τ,然后再迭加由扬压力引起的应力。后者可参阅《砼重力坝设计规范》(SDJ21–78)。三、强度指标采用材料力学方法时,《砼重力坝设计规范》(SL319–2005)规定:1.坝基面σy(1)运用期①在各种荷载组合下(地震荷载除外):坝踵σymin>0;(不出现拉应力)坝趾σymax<【σR压】。【σR压】——基岩的允许压应力。②在地震荷载作用下,坝踵、坝趾的垂
5、直应力应符合SL203-97《水工建筑物抗震设计规范》的要求;(2)施工期坝趾<0.1Mpa(1kg/cm2)(拉应力)。2.坝体应力(1)运用期①坝体上游面σpumin≥0,不出现拉应力(计扬压力);②坝体最大主压应力σymax<【σc压】——砼的允许压应力;③在地震情况下,坝体上游面的应力控制标准应符合SL203-97《水工建筑物抗震设计规范》的要求。★坝体内一般不允许出现拉应力,但以下几个部位可以例外:●宽缝重力坝离上游面较远的局部区域,可容许出现拉应力,但不超过混凝土的容许拉应力;●当溢流坝堰顶部位出现拉应力时,应配置钢筋;
6、●廊道及其他孔洞周边的拉应力区域,宜配置钢筋;有论证时,可少配或不配钢筋。(2)施工期①主压应力σymax<【σc压】——砼的允许压应力;②下游坝面σpdmin<0.2Mpa(2kg/cm2)(主拉应力)。●砼的容许压应力确定:【σc压】=σ极限/K●抗压K:基本组合K≥4.0;特殊组合(地震情况除外)K≥3.5。●当坝体个别部位有抗拉强度要求时,可提高砼的抗拉标号,抗拉K≥4.0;抗拉K≥2.0(地震作用)。四、有限元法《砼重力坝设计规范》(DL5108–1999)对用有限元法坝体应力的控制标准:1.铅直应力σy(1)坝基上游面计
7、入扬压力时,拉应力区宽度宜小于坝底宽度的7%(铅直拉应力分布宽度/坝底面宽度)或坝踵至帷幕中心线的距离。(2)坝体上游面计入扬压力时,拉应力区宽度宜小于计算截面宽度的7%(铅直拉应力分布宽度/计算截面宽度)或计算截面上游边缘至排水孔(管)中心线的距离。2.有限元法分析坝基深层抗滑稳定的成果,可作为坝基加固处理方案的评价和选择依据。3.坝内孔洞配筋可依据有限元法应力计算结果,闸墩应力计算也可用有限元法。五、对坝体应力的影响几个因素1.地基变形模量的影响空库:坝踵σy出现应力集中,且随Ec/ER增大而加大,并出现了指向坝底中心的剪应力τ
8、,同时也出现了有利于裂缝闭合的水平压应力σx;满库:随Ec/ER比值减小,边缘σy降低,甚至变为拉应力,截面中部出现应力集中。当Ec/ER比值较高时,坝踵和坝趾处均出现压应力集中现象。因此,地基刚度与坝体刚度不宜相差太大,否则会出现应
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