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    188宝金博页面版: 混凝土拱坝坝踵开裂研究述评

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    内容提示： 第 24 卷第 3 期 水 利 水 电 科 技 进 展 2004 年 6 月 混凝土拱坝坝踵开裂研究述评 李宗利 ， 任青文 (河海大学土木工程学院， 江苏 南京210098) 摘要 ： 从 坝体 开裂分析方 法、 坝踵 开裂机理和安全 准则三 个方 面总结 已有 的研 究成果 ， 并进 行 了简 单分析 ． 在 开裂分析 方法 中， 仍 以数值 分析法为主 ， 较 为先进 的数 值 分析 法有基 于连 续介质 力 学的 不 变网格 有限单元 法和基 于非连 续介质 力学的流 形元法 与无单元 法 ； 坝踵 开 裂机 理和 安全 准则研 究虽已取得 了一部 分有价值 的成果 ， 但 不完善 ； 指 出坝踵 开裂研 究 中几 个主要...

    文档格式：PDF | 页数：4 | 浏览次数：38 | 上传日期：2013-10-13 15:41:23 | 文档星级：
    第 24 卷第 3 期 水 利 水 电 科 技 进 展 2004 年 6 月 混凝土拱坝坝踵开裂研究述评 李宗利 ， 任青文 (河海大学土木工程学院， 江苏 南京210098) 摘要 ： 从 坝体 开裂分析方 法、 坝踵 开裂机理和安全 准则三 个方 面总结 已有 的研 究成果 ， 并进 行 了简 单分析 ． 在 开裂分析 方法 中， 仍 以数值 分析法为主 ， 较 为先进 的数 值 分析 法有基 于连 续介质 力 学的 不 变网格 有限单元 法和基 于非连 续介质 力学的流 形元法 与无单元 法 ； 坝踵 开 裂机 理和 安全 准则研 究虽已取得 了一部 分有价值 的成果 ， 但 不完善 ； 指 出坝踵 开裂研 究 中几 个主要研 究方向 ． 关键词 ： 混凝土拱坝 ； 坝踵 ； 开裂机理 ； 安全 准则 ； 述评 中图分类号 ： TV642 、 4 文献标 识码 ： A 文章编号 ： 1006— 7647(2004)03— 0062— 0 4 拱坝坝 踵 开裂 计 算 是拱 坝 设 计 的一 项重 要 内 容 、 我 国原混凝 土拱 坝设 计 规范 Ll J 中明确 规定 了基 本 荷载组合和特殊荷 载组 合时坝 内最 大拉应力的容 许值 ． 这项规定 意味着 若 计算 点 的拉应 力不 超过 该 容许 值 ， 从 强度 的观点就不会产生 裂缝 ， 但 已建成的 拱坝运行监 测表 明 ， 绝 大 多数 坝体 在坝 踵部 位不 同 程 度产生了裂缝 ， 严 重 的将会威胁 坝体 的安全 、 国 内 外 坝工界最为典型 的事例 是奥地利 的科 恩布赖拱坝 坝踵 开裂事 故 ， 也 正是 科 恩布赖 拱 坝 的破坏 极大 地 促 进了国 内外坝工界对坝 踵开裂机理 的研 究L2 随着 国家西 部大开 发 战略 的逐步实 施 ， 以及 国 家电力能源结 构 的调整 ， 我 国近期 规划 拟建设 一 批 300m 级高拱坝 、 修筑这类高拱 坝将面l临一 系列 以前 未遇 到的关键技术问题 ， 为此 ， 国家组织有关 部门针 对 300m 级高拱坝 的一 系列技术 问题 进行 了攻关研 究 ， 坝踵开裂 问题 是该研究 的重要部 分之一 ， 笔者对 该方 面研究 成果进行总结 和分析 ， 并 提出一些认识 ． J ． 1研 究方 法 1． 1模型试 验 模 型试 验 是 了解 坝 体 受 力性 能 的重要 手 段之 一， 即使在数值计算技术相 当先进 的今天 ， 模 型试验 仍 占有重要 的地 位 ． 规 范Ll J中明确指 出 ， 对于较为重 要的拱 坝除进行 数值 分析 外还 应 进行模 型试 验 ， 使 二者得 到的结果 相互 印证 ． 国 内外 已进行 了大量 拱 坝模 型试验 ， 得 到 了数值计算难 以得 到的研究成果 ． 然而 ， 模 型试验 的准 确性 决定 于坝 体 和基 础材料 物 理力学性 能 、 荷载及边界 条件 ， 甚 至时间 的相似 比要 求 、 坝踵开裂不仅受坝体体 形 、 坝体 与基础接触面 附 近材料 的强度 、 变形模量 和二者 比值 的影 响 ， 而且还 受水力劈裂 、 地基地质构造 等因素 的影响 、 但 是在模 型试 验 中很难 同时保 证各 影 响因素 的相 似 要求 ， 所 以模 型试验也仅 仅是 研究 手段 之一 ， 大量 的坝 踵开 裂分析还得借 助于数值分析 、 1． 2数值 计算方法 规范Ll J推荐拱 坝应力分 析方法 有拱梁分 载法 和 以有 限元为代表 的数值计算法两类 ， 因而坝踵开裂计 算也就有两种基本方法 ． 拱梁分载法是基 于结构力学 计算 出建基面的内力后 ， 按材料力学偏心受力公式得 到坝踵部位的应力 ， 再判断是否开裂L1． 7 J ． 这一方法是 建立在弹性杆系变形之上的， 不能反映材料 的非线性 变形和拱坝与坝基 的整体作用 特性 ． 文 献 [8]针 对坝 体开裂计算对该方法进行 了改进 ， 在建立拱梁交点处 变位协调方程时按混凝土的开裂非线性分析变形 ， 反 复迭代， 在得到内力的同时得到了坝体开裂的分布． 由于拱梁分载法存在本 身难 以克服的不足 ， 使得变形 开裂分析的结果也就难 以反映真实情况 ， 目前坝体开 裂计算主要采用数值计算分析法 ． 采用数值方法计算 坝体的开裂问题关键是 如何 跟踪裂缝 的发展 ， 这也 是混 凝 土 和岩石类 材料 开 裂 计算 的关键 技术 ． 目前 可用 于分 析拱 坝开 裂 的方 法 有许 多种 ， 从处 理裂缝的技术角度来分 ， 可分 为以下 两类 ． 第一 类是连续介质 力学分析法 ， 如有限单元法 、 基 金项 目： 国家 自然科学 基金 资助项 目( 503790o5) 作 者简介 ： 李宗 利 ( 1967一 ) ， 男 ， 陕西 凤翔 人 ， 副教授 ， 博 士研究 生 ， 主要从事 水工 结构 教学 与研究 ·62· 维普资讯 http://www.cqvip.com

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