涧峪水库混凝土面板堆石坝应力变形分析 张 婉 闵大伟 张 帆 (1．渭南市水务局 陕西 渭南 714000； 2．渭南市涧峪水库工程建设管理局 陕西 渭南 714000； 3．陕西省水环境 工程勘测设计研 究院 陕 西 西安 710018) 摘 要 本文介绍采用静 、动力三维有 限元法，对涧峪水库混凝土面板堆石坝施工填筑、蓄水和运 行期发生 8度地震的情况进行了仿真模拟。通过综合分析，评价 了坝体设计方案，并给 出 结论 和建议 。 关键词 混凝土；面板 ；堆 石坝 ；变形 中图分类号 ：TV641．4+3 文献标识码 ：B 渭南市涧峪水库 大坝工程采用 当地材料 混凝 土面板堆石坝 ，坝顶高程 791．Om，最大坝 高 81．Om，水库正 常蓄水 位 786．5m，总库 容 1284万 m，坝址 区地震烈度为 8度。在水库设 计 阶段 ，涧 峪水库工程建 设管理局委托南 京 水利科学研 究院对大坝进 行静 、动应力变 形 分析 ，为水库的建设 和运行提供科学 的依 据。 本文作 者有幸参与 了这 项工作 ，下面 简要介 绍本 次研 究 的方法 、内容和结论 ，希 望与各位 同行探讨交流。 2静、动应力变形计算方法和计算 参数(1)静 力计算模型 堆石料 的本构模型采用了“南京水利科 学 研究院”双屈服 面弹塑 眭模型 。混凝土面板计 算模型 、混凝 土结构采用线 弹性 模型 ，其应力 应变关系符合广义虎克定律。 (2)动力计算模型 在三维情况 下 ，用地震动 力问题 的平 衡 方程式计算 。动力计算采用 等价粘弹性模 型 进行 ，其原 理就是把循环荷载 作用下应力 应 变 曲线实 际滞 回圈用倾 角和面积相等 的椭 圆 代替 ，并 由此确定粘弹性体 的两个基 本变量 剪切模量 。 3静力有限元计算结果 静力有限元分析 采用“南水 ”双屈服 面模 型计算结果 ，重点研究蓄水期面板的应力变形 以及 面板周边缝和垂直缝的位移 ，同时选 择三 个典型剖 面 0+042、0+105和 0+161研究 坝体 的应力变形 。 (1)坝体 应力变形结果 三个典型剖 面内沉降 、侧 向水平位 移和 大 、小主应力计 算特征结果如表 1。 窄宜小于 60％，纵横 向围堰宜布置成梯形。如 果 预留渠底 6o％宽度即 4．8m过水 ，剩余 3．2m 渠底 ，减去纵 向围堰底 约压 占渠底 横向开挖 宽度 2．4m，则可开挖宽度仅余 O．8m)。同时，分 期 导流施工工序 复杂 ，围堰 时T 作难度大 ，堰 体 闭水效果 难以保证 ，且堰体 工程量大 ，清 理 困难 。按照西安科创 城建设计技术 咨询有 限公 司的设计 ，施工 时采用半幅施 工 ，中间设 置 2nl高钢板 围堰 ，设计水位 lm。 由于钢板 嗣堰 需要 吊车 、导粱 、震 动桩 锤 、挖机 、电焊机等设备及特 制钢板桩 。本 工 程导流范 围小 ，钢板 围堰导 流对于本工程 显 得“大材小用”。鉴于漕运明渠 日常流量小，非 汛期 时流 量稳定 ，建议采用 在渠底顺 水流方 向埋设钢管 ，钢管进 出口设 置横向挡水 围堰 ， 渠底导流，汛期结束后施工。 4．2．1有关计算 已知 条件 ：Q =2．25m3／s，管 长 L=9m， 粗 糙 系数 n=O．0125(新 管 ，使 用 过程 中将 逐 渐 沉积 一些 污垢 ，按正 常管考 虑 )。首先选 定 管 中允 许流 速 ：根 据 工程 实践 的经 验 ，为 避 免泥 沙淤 积 ，及不 使 水 头损 失 过大 ，流 速 宜 选用 1．5rrds～2．5m／s，这里 取 v=2m／s，管 径计算式为：d：、／V 删 经计算 为 1_197m，为 了便于施 T ，采用直 径 d=1．2m，管中实 际流速为 1．99m／s。 根据短管淹没出流公式计算上下游水头差 ： z= 寺+∑砉 式 中， ——沿程阻力系数 ； 1．1 (—— 局部水 头损失 系； — — 管 中流速 ，m／s。 计算得水 头差为 O．33m。为保 证 围堰 安 全 、稳 定及上 、下游河水不进入开挖基坑 ，确定 上游围堰高度为 1．8Om，下游围堰高 1．50m。 4．2．2流量验算 因管路不长 ，忽略局部水头损失及流速水 头，利用流量计算公式：Q 、／2 验算 (式 中符号含义同前 )。 计算得流量为 2．25m 。验算结果说 明钢 管满足过流 ，管径选取合理。 5结语 从 以上几处导流钢管实施 的效果来看 ，钢 管导流布置灵活 ，在 穿越公路 、铁路 ，场地狭窄 的情况下 ，在上下游 、左 右岸导流渠道错 位布 置 ，小流量污水与导流渠不在一侧 汇流的情况 下使用 ，可有效解决 外部协调 困难 ，解决 明渠 导流压 占作业面而带来的开挖困难 ，解决 长期 依靠水泵抽排导流带来的管理 困难 ，降低导 流 费用 ，在小型水利工程施工导流中非 常实用 。 钢管导流适用 于河渠 流量较小(<3m s)情 况 下使用 ，具有使用 方便 、投资 小 、施工简单 、安 装拆除方便等优点。以上案例为类似工程施 工 导 流积累 了经验 。陕 西 水利 参考文献 【1】李序 量 水 力 学 『M】．水利 电 力 出版 社 ． 1983．09． I22I齐媛媛．下坂地 下水利枢 纽工程 导流泄洪 洞设计Ⅱ1．陕西水利 ，2009／04 【3】王云涛．三河 口水库工程 导流设计U】．陕西 水利 ．2011／04． 【4]刘乾坤 单 层钢板桩 围堰在 滑将河特 大桥 水中墩施 工中的应 用【l1．陕西水利 ，21)10／01

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