青龙水电站拱坝结构应力研究.pdf

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1、第１１期总第２６９期农业科技与装备Ｎｏ.１１ＴｏｔａｌＮｏ．２６９２０１６年１１月ＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅ＆ＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｎｄＥｑｕｉｐｍｅｎｔＮｏｖ.２０１６青龙水电站拱坝结构应力研究杨彬（广州市水务规划勘测设计研究院，广州５１０６４０）摘要：拱坝是复杂的空间壳体结构，结构应力非常复杂，深入分析其应力应变性能，对拱坝体形优化设计和安全评价有重要意义。结合湖北省青龙水电站拱坝工程，采用拱梁分载法及有限单元法对该拱坝进行结构应力分析，为进一步的体形优化设计提供参考。关键词：碾压混凝土拱坝；“Ｕ”型窄河谷；拱梁分载法；有限单元法

2、；等效应力中图分类号：ＴＶ６４２．４＋６文献标识码：Ａ文章编号：1674-1161（201６）１１-00４９-0５不同体型的拱坝所处的地质和地形条件不同，坝１）基本组合：自重＋水库正常蓄水位及相应尾水址的气象条件和气温水温也不同，造成坝体应力差位下的静水压力＋设计正常温降的温度荷载＋静水压异。结合湖北省青龙水电站拱坝实际工程，根据已掌力＋扬压力＋泥沙压力＋浪压力，以下简称工况１。握的青龙拱坝的地质地形条件、坝址气温水温资料、２）特殊组合：自重＋水库校核洪水位及相应尾水特征水位及部分计算参数，采用拱梁分载法和有限元位下的静水压力＋设计正常温升的温度

3、荷载＋静水压法对青龙拱坝坝体内部结构应力进行分析，寻找典型力＋扬压力＋泥沙压力＋浪压力＋动水压力，以下简称碾压混凝土Ｕ型拱坝上下游面应力及位移分布规工况２。律，并采用有限元等效应力法对坝体和坝基（坝肩）接１．３应力控制标准触部位应力进行复核，为大坝安全评价及进一步的体坝体应力控制指标和等效应力控制指标分别见形优化设计提供参考。表１和表２。１青龙拱坝基本资料表１坝体应力控制指标１．１工程概况Ｔａｂｌｅ１Ｄａｍｂｏｄｙｓｔｒｅｓｓｃｏｎｔｒｏｌｉｎｄｅｘ／ＭＰａ青龙水电站位于湖北省恩施市青江一级支流马荷载组合压应力拉应力尾沟。工程枢纽由碾压混凝土双曲

4、拱坝、发电引水系基本组合６．０１．２统、调压井、岸边地面式厂房等建筑物组成。碾压混凝特殊组合６．５１．５土双曲拱坝坝顶高程７３７．７ｍ，河床坝底高程６０７．０ｍ，最大坝高１３０．７ｍ；在坝顶设３孔表孔，堰顶溢流表２等效应力控制指标Ｔａｂｌｅ２Ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔｓｔｒｅｓｓｃｏｎｔｒｏｌｉｎｄｅｘ／ＭＰａ泄洪，堰顶高程７２７．０ｍ。采用自由跌流、二道坝水垫荷载组合压应力拉应力塘消能方式。二道坝采用混凝土重力坝，位于双曲拱基本组合６．０１．５坝下游８５ｍ处，坝顶高程６２４ｍ，坝底高程６０９ｍ，特殊组合６．５２．０坝高１５ｍ，坝顶宽３ｍ，坝底宽１５ｍ

5、。坝址处河谷狭窄，河床宽３５ｍ左右，拱坝７３５．００ｍ，高程处谷宽９２２拱梁分载法计算坝体应力ｍ，两侧山体陡峻，呈“Ｕ”型。２．１拱坝网格划分１．２计算工况本次拱梁分载法拱坝网格划分的高程从堰顶高根据规范要求的计算工况及比较相关工程的实程开始取，按程序要求及实际情况将拱坝划分成“七际计算，选取以下２种工况的荷载组合对青龙拱坝进拱十三梁”，各拱圈高程分别为７２７．０ｍ，７０８．０ｍ，行静力计算。６９２．０ｍ，６７４．０ｍ，６５８．０ｍ，６４０．０ｍ，６２４．０ｍ。２．２荷载计算收稿日期：２０１６－０８－２１本次计算考虑到的荷载主要包括坝体自重、水平

6、作者简介：杨彬（１９９０—），女，助理工程师，从事水利工程设水压力、垂直水压力。计方面的工作。５０农业科技与装备２０１６年１１月２．３应力计算结果程拱圈的粱向和拱向应力分布规律，如表３—４所示，应用拱梁分载法ＡＣＭ程序得到拱坝在不同高其中压为＋、拉为－。表３正常蓄水位加温降工况应力计算结果Ｔａｂｌｅ３Ｓｔｒｅｓｓｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎｏｆｗｏｒｋｉｎｇｃｏｎｄｉｔｉｏｎｏｆｎｏｒｍａｌｐｏｏｌｌｅｖｅｌａｎｄｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｄｒｏｐ拱向应力梁向应力高程／ｍ拱端应力／ＭＰａ拱冠应力／ＭＰａ拱冠应力／ＭＰａ拱端应力／ＭＰａ左岸右岸左岸右岸７２７

7、１．８３２－０．３４８－０．３２５９－０．０２４－０．０６４０．０６１７０８２．７８５－０．４７０－０．４０５７０．８１６０．３３２０．２１５上游坝面６９２３．３０６－０．３６２－０．３１１６０．９２３０．２３７０．１５７６７４６．６８０－０．１８８－０．１０８３１．０３５０．１２６０．８１３６５８３．８９５０．１２９０．０６５２０１．３２９０．１３９０．１９４６４０３．６６００．２９１０．２６２０１．９６２０．２４９０．２８３６２４２．７５５０．５７４０．５４６２２．１８６０．３８００．４４１６０７０－０．０２２拱向应力梁向应力高程／ｍ拱端应力

8、／ＭＰａ拱冠应力／ＭＰａ拱冠应力／ＭＰａ拱端应力／ＭＰａ左岸右岸左岸右岸７２７－０．８６８２．３０４２．０６５０．７５００．２５１０．２