丰乐混凝土双曲拱坝裂缝分析

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1、丰乐混凝土双曲拱坝裂缝分析摘要：丰乐水库大坝为变圆心变半径的等厚拱混凝土双曲拱坝。1978年夏季，坝区出现百年不遇的长期高温干旱气候，此时水库又处于空库状态，致使坝体长期在空库＋自重＋温升荷载组合下运行。1978年冬季，在左、右岸下游坝面分别出现9条和3条裂缝；其后，下游坝面陆续发现新的裂缝。本文通过对下游坝面裂缝原因的分析，总结出拱坝设计中在体型及日照温度等方面对坝体应力的影响，借以提出对拱坝设计规范中有关日照影响因素进行妥善改进。关键词：砼拱坝坝裂缝体型温度日照成因分析丰乐双曲拱坝1　工程概况　　丰乐水库位于安徽省黄山市岩寺区境内丰乐河上，距黄山东南约50km，是一以

2、防洪、灌溉为主结合发电的综合利用工程，水库尾水流入新安江水库。水库总库容8400万m3，坝址以上控制流域面积297km2，为中型三等工程。水库校核洪水位（500年一遇）为210．6m，设计洪水位为208．8m，正常蓄水位为201．0m，死水位为183．0m。　　丰乐水库大坝为变圆心变半径的等厚拱混凝土双曲拱坝，坝顶高程211．0m，坝底最低高程157．0m，最大坝高54．0m；坝顶厚2．5m，坝底厚12．5m，厚高比0．23；坝顶弧长216．15m，坝顶弦长168．2m，弧高比4．0，弦高比3．1。大坝沿拱坝轴线分为16个坝块，各坝块宽约12m。拱坝的结构尺寸见表1。　　

3、坝顶设有开敞式自由挑流溢洪道，溢流坝段弧长56．1m，堰顶高程204．0m，最大泄量2060m3／s。　　大坝于1973年1月开始混凝土浇筑，1976年6月完成大坝混凝土施工，1978年3月大坝横缝重复灌浆结束，至此，拱坝已形成整体结构，具备蓄水运用条件。但因库内公路改线工程未能按期完成，为维持屯溪市至黄山的公路交通，坝内放水底孔一直敞开，水库迟迟不能蓄水。1978年夏季，该地区出现百年不遇的长期高温干旱气候，水库同时处于空库状态，致使坝体长期处于空库＋自重＋温升荷载组合下运行。1978年冬季在左、右岸下游坝面分别出现9条和3条裂缝，后于1986年进行了裂缝灌浆处理。　　

4、大坝裂缝分布见图1。图中裂缝编号1～20系1979～1986年间年出现的，其中有12条裂缝即为1978年冬季在下游坝面产生的（左岸9条、右岸3条）；图中未编号的裂缝是1986～2001年间发展的裂缝。2　坝身裂缝及其发展2．1　1986年灌浆前下游坝面裂缝状况　　由于1978年夏季高温干旱，大坝处于空库状态，而拱坝较薄，拱圈曲率又较大，温度荷载引起拱坝向上游变位，在下游坝面拱座附近产生较大拉应力。1978年5月7日到8月26日，在大坝左岸下游2号坝块195m高程至6号坝块165m高程发现裂缝，裂缝基本上平行于岸坡方向，总长度达80m左右，缝宽达1．0mm；右岸12号坝块1

5、75m高程至14号坝块176．3m高程裂缝沿175m高程水平建筑缝延伸29．35m长。1979年初用环氧树脂封堵裂缝，当年10月发现裂缝继续张开并向两端延伸。1979年12月，南京水利科学研究所用超声波对大坝左岸下游拱座附近184m高程裂缝进行探测，裂缝深度大于2．3m，该处坝厚6．9m。　　由于大坝裂缝未能及时修补，1979年水库蓄水后至1986年9月，大坝裂缝已发展到20条，总长度达260．8m，在裂缝和横缝相交处，坝面潮湿、渗水，高水位时局部裂缝有喷射水雾现象。1986年冬季用改性环氧树脂进行灌浆，共灌了19条裂缝，共计灌入改性环氧树脂浆液331．2L，灌后缝面不再

6、渗漏，通过超声波检测，大多数裂缝的波幅都有很大程度的提高，有的已接近无缝混凝土的波幅。2．2　坝身裂缝的发展　　裂缝灌浆后，大坝运行一直比较正常。从1986年至1994年的观测资料看，左岸坝后裂缝宽度有增大的趋势，但没有发现新的裂缝，已灌浆的裂缝也没有被拉开。　　1996年以后，下游坝面陆续发现新的裂缝，下游坝面漏水点增多，至2001年底共发现有40多处漏水点，并拌有白色的氢氧化钙析出，部分裂缝和横缝交叉处漏水，且渗水缝段较长，出现新的裂缝。2001年12月14日检查发现，6号、8号、10号、11号坝块出现水平裂缝或斜裂缝共6条，总长度28．1m。2．3　坝身裂缝的性状通

7、过1979年和1986年分别由南京水科所和蚌埠水科所用超声波对裂缝进行检测，裂缝最大深度分别为2．3m和2．14m，缝宽不大于1．0mm，2002年初由淮河流域水工程质量检测中心对新、老裂缝进行检测，裂缝宽度为0．05～0．45mm。　　从几次裂缝检测结果看，丰乐拱坝下游面裂缝均为表面裂缝。3　裂缝原因分析3．1　1978年大坝裂缝分析3．1．1　拱坝体型对大坝变形的影响　　丰乐拱坝是等厚圆弧拱，拱坝中心角较大，以196m高程拱圈为例，该层拱圈厚6．1m，拱圈中心半径86．75m，中心角126°。如按目前的扁平拱坝布置，相同坝