华东调节库拱坝应力分析计算.pdf

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1、广东建材2011年第6期建筑设计与装饰华东调节库拱坝应力分析计算蓝红东(五华县水利水电勘测设计室)摘要：本文介绍采用拱冠悬臂梁变位计算方法，进行浆砌石拱坝的应力分析计算。关键词：调节库；拱坝，应力分析1前言华东调节库坝址处河谷为V形，地质为坚实的岩基，且比较稳定，为修筑浆砌石拱坝提供了优越的条件。拦河坝以上控制集雨面积11．5平方公里，设计正常水位228m，挡水坝高程230m。坝址河底清基后高程为200m。中间河床部分设溢洪坝段，两岸为挡水坝段。拱坝平面布置见图1。蠹鑫蠡罟暑图1拱坝平面布置图2拱坝的应力计算拱坝应力分析是拱坝设计中重要的项目，应力计算按拱冠梁法进行。取挡水

2、坝段最大坝高断面230-200=30m计算。沿坝高取高程230m，220m，210m，200m四个水平拱圈进行计算，坝断面见图2。各层拱的中心角2，外半径Ru及拱厚T见图1。2．1作用于拱圈、悬臂梁的荷载计算本工程控制区域植树良好，泥沙问题不严重，忽略计算。均布外荷载只考虑均布水压力。静水压力图ABC见图3。根据水平荷载图ABC进行试分配，经过几次试分配后，作用于各层拱圈的均布水压力Pa及作用于悬臂深的均布水压力Pc，列于表1。2．2各层水平拱圈的拱冠变位Ara各层水平拱圈的拱冠变△。在表2格式中进行。第6栏拱冠变位系数K。，按各层水平拱圈的上及半中心角图2坝断面计算示图图

3、3荷载分布图表1作用于拱圈悬臂梁的均布水压力拱高程200210220230(m)拱圈Pa0126．53(T／mz)悬臂梁Pc2861．5-3(T／MD表2水平拱圈的拱冠变位计算表l23456789高程拱圈厚度中心半径半中心角拱冠变位系数单位水平荷载变位第一次T．10．001k，一rrH(米)T(米)r(米)Po(度)K，查表得Ara2F1P。△r毡Pa△r：Lb0．0552301．629．255。一37900111033330O．1382203．626．247。-154304056．526300．2782105．620．238。-6200125121500—45—建筑设计与

4、装饰广东建材2011年第6期由。值查表得。为简化计算，在拱与梁的变位计算中坝体的弹性模量E。不参加演算。2．3相应各高程上悬臂梁的变位计算2．3．1水平断面各特性常数计算水平扇形断面在中线处的厚度△S，按图4中半径比，贝

5、JAS=}。各高程拱冠垂直截面及水平断面位置KASS’S1S7S2S。要按图2计算、即RA=Re-SS’、以此类推。拱冠悬臂梁的单位宽度取在坝轴线上，所以各高程悬臂梁水平断面的坝轴线长度P7q’=Im。ASu=ASKo。偏I’心距el=妻·上计算出的重心位置均在中线的上游。上厶I’分块上下断面重心联线的水平投影aag、Aa7g重心位于断面重心的下游为正，反

6、之为负。按数理计算求解水平断面各特性常数。图4拱冠悬臂梁的变位计算简图2．3．2坝体自重作用下产生的内力和变形计算(c)坝体自重下的单位角度率ao。=M1／1。2．3．3上游垂直水压力和渗透压力作用下的内力计算各分块拱冠上游面的水平投影见图4(b)中。水平断面承受的渗透压力中的取1计算。2．3．4水平荷载作用下的内力计算各高程水平断面，在单位高度上的水平荷载见图4(c)中。2．3．5悬臂梁水平断面总弯矩和变形计算2．4拱、梁应力计算梁的应力计算内力系数n,m、q值接P。及上值查表得。则各点的内力N：盅、M-需、Q=需，应力o=祟±罂，拱圈上游面应力取正号、下游面应力取负号。

7、拱冠梁法应力计算成果见表3。表3拱冠梁法应力计算成果高程拱顶拱座悬臂梁应力(米)上游下游上游下游剪应力上游下游2306．724．403．707．50一0．05O2207．621．34O．149．20—4．434．76-2．042107．26—2．08—2．879．05一1．451．873．3l2009．0719．03由以上应力分析看，计算出的拱圈最大压应力为9．2，最大拉应力一2．87，梁的最大压应力为19．03，最大压应力为一9．07。其压应力均在材料允许力范围内。结语：经过对应力的分析计算。拟定了本工程拱坝的方案，采用的断面既安全，又经济。比采用浆砌石重力坝减少投资20

8、万元。华东调节库拱坝的建成，经多年运行达到了设计要求，工程效果良好。从工程设计中得到了启示，正确选择工程结构形式，更有效的达到工程优化设计，以满足《规范》要求。●——46——