最新03第三章--重力坝课件(3.4-3.9)教学讲义PPT.ppt

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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