混凝土面板堆石坝面板裂缝相关参数计算分析

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1、中国·CFRD'2000混凝土面板堆石坝面板裂缝相关参数计算分析杨德福马锋玲(中国水利水电科学研究院结构材料研究所)【摘要J面板结构受到三种娄型力的作用．即由温度、湿度变化引起的收缩应力；由面板材料基体受到物理化学作用引起的膨胀应力和由外荷载作用产生的应力。文中重点介绍了温度收缩应力对面板裂缝的影响，研究了特长面板不开裂的可能性及其必要条件，对建造200m级高面板堆石坝保证特长面板的抗裂性具有重要的指导作用．f关键词】‘堆石坝面板应力裂缝、一、前言面板裂缝问题实质上是面板的破坏力和抵抗力两种力之间的较量，面板的破坏力主

2、要是温度和湿度变化引起的应力，抵抗力主要是面板混凝土本身具有的抗拉强度和极限拉伸。破坏力产生应力的大小，一方面取决于温差和湿差的高低，另一方面还与其它参数如面板的厚度、面板的长度、面板受基础约束程度、应力松弛程度、混凝土的热膨胀系数以及配筋情况等有极大关系。因此．将诸多方面因素全面考虑并进行计算分析以解决面板裂缝问题。二、综合温差对面板裂缝的影响综合温差由两部分组成，一是由温度变化产生的温差△T，．另一部分由湿度变化即干燥收缩引起的，换算成与之相当的温度变化的温差值，即收缩当量温差△T2。混凝土干缩对面板有显著影响，在

3、产生温度、干缩总的应力中，干缩应力占有很大比例。采用综合温差△T分别等于13℃、18℃、23℃、28℃和33℃、面板厚度h=600mm、阻力系数C，=O．7N／ram3、徐变变形￡I为瞬时变形￡T的50％即￡。=O．5吣线膨胀系数a=10×10一／'C、面板配筋率u。=o．4％、钢筋直径d=24mm。计算不同综合温差条件下面板的最大应力(相应于面板的抗拉强度K)与面板不开裂所允许的最大长度L。．计算结果列于表l和图1、图2。从表1所得结果可以看出：在同一抗拉强度下，综合温差越大ⅢⅡ面板不开裂所允许的最大长度越小，例如R

4、=2．0MPa．AT=18"C，L～=40．7m；而当AT=28"C时L一=15，6m。另外，当△T相同时面板长度越长则产生的最大应力也越大，也即面板不开裂所要求的抗拉强度凡也应越高。从图l可明显看出，面板长度在40m以内影响较大，其后逐渐减小中国·CF助’2000并趋近一常数。图2表明，在设定各种参数条件下，面板长度大于40m以上时，综合温差越高则保证面板不开裂所要求的最低抗拉强度也越高，两者呈线性关系，在直线段的上方为不裂缝区，下方为裂缝区。圈2可为设计规定允许综合温差和应采用的面板混凝土抗拉强度值作为参考。表1综

5、合温差AT对面板不开裂最大长度的影响凡加’=13℃△T=18℃AT=23℃AT=28℃△T=33℃(h肛’a)L一(m)l0015．311．O918．07．11．2522．314．011l9．58414539．917O14917．913．411．39，917524．O16．413．311．520040720．115．613．22．0561．02062．2525618415．22．5037021．917．426264，72．632．7527．O20．I3．0036．023．63203．"64．63．80曼=V击l，一(m

6、)圈1综合温差AT对面板不开裂允许最大长度L一与抗拉强度K的影响155宣邑正ATf℃)图2不同综合温差面板不开裂要求的最低抗拉强度(适用于面板长度在40m以上的情况)中田·CFT,D’2000三、面板基础约束程度对面板裂缝的影响混凝土面板是浇筑在垫层料的保护层上，保护层一般采用低标号碾压砂浆、喷射混凝土、乳化沥青，有的直接浇筑在碾压密实的垫层料上。为了探明基础约束程度对面板不开裂最大允许长度的影响．假定几组与基础水平剐度有关的阻力系数进行计算分析。阻力系数C。为产生单位位移的剪应力，c，值随基础的变形模量增加而增加；随

7、基础的塑性变形(粘弹性)增加而减少；对于混凝土面板堆石坝而言，根据基础的情况．C。大致在1．O加．iN／ram，范围内。保护层采用乳化沥青时C，可取(0．1_∞．4)N／mm3：碾压砂浆或喷射混凝土的抗压强度Rc在5MPa左右时C，可取(0．4~o．7)N／m1113．R在10MPa左右时C，可取(O．7～1．0)N／ram3。计算结果如表2所示。从中可得出以下几点规律性：1、阻力系数c，对面板不开裂允许最大长度k。有显著的影响。当混凝土R，固定为某一数值时。随C；值逐渐减小，面板不开裂允许最大长度k不断增大。例如RP

8、固定为2．0Mpa，当c产1．0N／mm3时k。=l6．8m；而当c：o．1N／ram3时其k可达53．2m。2、当C，固定为某一数值时．随混凝土抗拉强度的增加，其相应的L一值也不断增加。例如tC。固定为0．4N：mm3，当琊=1．5Mpa时其L。为17．7m．而当RP-2．5Mpa其乙。可达48．9m。3、在其它设定参数不变时．