超高堆石坝工程设计与技术创新,混凝土面板堆

2019-07-26 23:34栏目:企业文化

1.7面板配筋

近些年来,面板堆石坝因其具有优良的抗滑牢固性、卓越的渗漏牢固性、经济、适应性强等优点而普及应用于水宁心力发电枢纽工程中。水泥堆石坝面板破坏成为大坝安全运转的最大恐吓。本文商量水泥面板堆石坝面破坏机理,并建议相关防治措施。面板堆石坝;面板破坏;防治格局 0.引言 混凝土面板堆石坝(CF本田UR-VD:Concrete Faced 罗克fill Dam)是以堆石体为支承结构、并在其上游表面设置水泥面板作为防渗结构的一种堆石坝。面板破裂以成为堆石坝安全运会行的最大勒迫,其首要性有表面性裂缝和结构性裂缝三种。温度裂缝和干缩裂缝多为表面性裂缝,又称为非结构性裂缝;贯穿性裂缝为结构性裂缝。 1.面板挤压破坏的震慑因素解析 水泥面板堆石堆石的变形是导致面板挤压破坏的最要紧成分。对于三个实际的工程来说,面板的挤压破坏往往是各种要素的汇总效率所致。从面板堆石坝的运营特点和水泥面板的应力状态看,面板挤压破坏的熏陶因素至关心器重要归纳以下多少个方面: 1.1坝体变形 坝体堆石在水库蓄水未来所产生的变形是影响水泥面板受力的最要紧成分。而影响坝体变形的首要成分包含堆石质感的品质、堆石的抓好密度、以及堆石体的填筑施工顺序等。绝对来说,硬岩堆石的变形一点都不大,软岩堆石的变形比较大。抓牢密度较高的堆石体变形相当小,而抓好密度极低的堆石体变形相当大。从本国当下的几座高水泥面板堆石坝的工程推行看,坝体堆石均使用了中间硬度(饱和抗压强度抢先30 MPa)以上的堆石质地,堆石的填筑密度也较前期的百米级坝高面板堆石坝有了不小的升高,堆石的孔隙率一般都自愧不比六成。从填筑施工的逐条看,在满意施工导流渡汛供给的前提下,尽恐怕地压缩上、下游填筑面包车型客车高差,使上、下游填筑面平行上涨,将有效地改正坝体的变形性状。别的,对于高坝来说,尽大概地减小主堆石区和次堆石区材质个性的反差,使填筑的坝体变形均匀,那也将平价地革新面板的应力情况,但要与丰硕利用各样材质和压缩情状应力冲突。 1.2河谷形状 从大坝的应力、变形剖析角度看,不相同的山势条件对于坝体和面板的应力和变形有着相比较显著的熏陶。河谷的宽窄、岸坡的陡缓、两岸坡的对称性、以及坝肩是或不是存在台地等均可直接影响着坝体、面板的应力变形遍及。就面板沿坝轴线方向的位移来说,坝肩面板向河谷中央方向的移位首若是饱受堆石变形的牵带功能。相对来说,在山里狭窄、宽高比非常小的地形条件下,河床中部面板所受到的挤压应力比较大。其他,从峡谷的形状看,V形河谷较U形河谷更便于变成河道中部面板挤压应力的堆叠。从上述爆发面板挤压破坏的几座面板堆石坝工程看,除天生桥一级面板堆石坝外,超越二分之一的工程的坝址地形均为狭窄河谷。天生桥超级面板堆石坝尽管河谷较宽,但从坝址的地形性状看,其河谷格局仍属于V形河谷。对于狭窄河谷,面板挤压应力的堆放相对非常快,所以,上述几座外国的面板堆石坝在蓄水开始时期即出现了面板的挤压破坏。而天生桥一流面板堆石坝由于河谷宽阔,堆石体中期变形及面板挤压应力的积淀需假以时间,由此,挤压破坏产生在水库蓄水运维后的第5年。 1.3坝高 从这段日子计算资料看,出现面板挤压破坏的工程均为坝高大于150 m的高面板堆石坝。坝高对于面板挤压破坏的熏陶首要呈以往乘胜坝高的加码,坝体的全体变形量加大,同期,由于高应力的机能,堆石的流变变形也会跟着增加。别的,较高的库水位,也会招致面板应力的一发增大。 1.4面板厚度 如今,混凝土面板堆石坝面板厚度的安插均遵循Cook提议的与水头相关的变厚度公式,即:t=0.3 0.003H(当中,t为面板厚度,H为水头,m)。从面板爆发挤压破坏的地点看,全部的损坏均产生在面板最上部。而从面板厚度总结公式所规定的面板厚度在顶上部分最薄,因而,面板承压面积的削减也也许是熏陶面板产生挤压破坏的要素之一。 1.5面板纵缝设计 先前时代的面板堆石坝面板纵缝之间曾选取木条等填写材质,但从哥伦比亚共和国的安其卡亚面板堆石坝因面板间柔性填充而招致面板相近缝的延伸后,大多数的面板堆石坝工程均撤废了面板压性缝的缝间填充,面板与面板之间为硬性接触。那致使了面板沿坝轴线方向的运动受到一定的限定,进而使河床中部面板因面板沿坝轴向位移所堆放的应变能不可能自由。当坝高比较低、坝体位移非常的小时,这种应变能的积聚将只会导致面板应力的增加,而当坝高较高、堆石体位移相当的大时,就将促成面板的挤压破坏。因而,对于高面板堆石坝,在上部面板的的压性缝间适当设置一定厚度的柔性填充材质,以接收部分面板的纵向位移,释放河床段面板所堆成堆的应变能量,将对制止面板的挤压破坏起到较好的功效。 1.6混凝土受力状态 蓄水期河床段面板的小心沿坝轴呈双向受压状态(沿坝轴向方向和沿坝坡方向),面板最上端在坝坡方向为受拉状态,而沿坝轴线方向为受压状态。河床段面板最上部受力状态为拉压组合,即为空间异号受力状态,因而,从材质力学的视角来看,这么些位置也是较轻巧爆发损坏的地点。 1.7面板配筋 最近,面板堆石坝的面板配筋多使用双向0.35%~0.4%的配筋率,配筋率有所下滑,何况,水平配筋率还略低于竖向。由于高坝河床段面板或者承受相对十分的大的程度向压应力,由此,面板的配筋也会对面板的抗压技巧有所影响。在河道段面板的受压区,适当思量使用部分抗挤压配筋,将会对增加面板的抗挤压本事有着支持。 1.8面板运维的景况面板堆石坝建成运维后,尾部的面板常年处于水下,其运作碰到相对比较平稳,而水位变动区和水位线以上部分的面板则易受到周边景况的熏陶,如水温、气温、阳光、冰冻等。在河道部位面板已经积攒较高挤压应力的动静下,外部境况因素功用所导致的叠合应力将使得面板的受力情况越来越恶化。 2.措施 近些日子国内外高面板堆石坝工程中所出现的河床段面板挤压破坏现象应引起工程技巧人士的中度器重。从上述的分析中能够发掘,形成这种挤压破坏的最根本原因是堆石的变形。不言而喻,对于高面板堆石坝来讲,坝体的变形调控入眼。那也是调节面板堆石坝是或不是能够向更加高的可观发展的机要因素。 从过去的高面板堆石坝建设经验看,通过接纳一定的工程措施,高面板堆石坝的变形应该能够得到低价地调控,而面板的挤压破坏也并不是不可转换局面。具体来讲,在工程的宏图与施工中,能够选用以下工程措施: 改进堆石的质地性格,提升堆石的加强情况。对于高面板堆石坝工程,应尽恐怕采取中硬岩材料筑坝,并尽量地升高堆石的岩层密度,裁减其孔隙率(主堆石宜调节在十分之四以下)。 进一步优化坝体的切面分区。分区优化的规范应使主堆石区本身相对相比较安静,并可认为面板提供可信的支撑。因而,主、次堆石的分区线应偏向下游侧,且坡度不宜当先1∶0.5。 合理调节坝体的填筑施工手续和面板浇筑机遇。应尽大概保持上下游填筑的人均上升,大概的话,最棒能使下游区的填筑中度适当高于上游区。面板浇筑在此之前,应预留一定的堆石沉降时间,并还要以堆石的起降变形观测调整面板浇筑机会。 适当使用缝间柔性填料。在图谋剖析预计的面板沿坝轴线方向水平位移零线周边的垂直缝间填充柔性材料。 严控面板水泥浇筑质量。

超高堆石坝平常现身面板受挤压破损、盘曲裂缝以及拉伸裂缝等严重结构性损坏,为革新这种现象,必须做好工程设计和手艺立异职业。小说针对性天生桥石坝工程开始展览商讨,研商了工程设计的特色与工夫。超高堆石坝;工程设计;技艺立异 小编国自20世纪中叶起,从建成82.5米到310米高的石坝,表明了本国石坝工程建设的伟大提升。不过,超高堆石坝工程的建设仍存有好些个标题。超高面板坝常常受外力挤压和拉伸,变成结构变形。超高堆石坝的设计,必须在原来设计条件的基本功上,充足思考它的特殊性,营造专项的安插性原则,消除挤压破坏难点。创新设计方案和陈设能力,须要进行大气的种类钻研。 一、超高堆石坝工程概况 本文以天生桥一流面板堆石坝为商量对象。坝高178米,坝顶长为1104米,面挂面积是17.27万平米,石坝填筑量为1800万立方米,水库的总体量是102.6亿立方米。右岸的放空隧道与溢洪道构成泄水建筑,泄流量最大独家可完结每秒1766立方米与每秒21750立方米。泄水建筑选用挑流消能加强护理格局升高牢固性。坝高、面挂面积以及坝体容积处于世界前列,给工程设计和施工才能带来巨大挑衅。 二、超高堆石坝工程设计 第一,主堆石压缩模量值。调整面板挠度,并减少面板挤压。压应变和坝高的平方呈正相关,和堆石压缩模量呈负相关。当面板的压应变超过水泥石坝可接受的最大压应变,面板就能够现出破损。所以,超高堆石坝面板受挤压变形的只怕是存在的。测验天生桥一级坝面板的压应变可见,面板临界压应变为900×10-6,不过垂直缝处应力集中,实际压应变值较高。垂直缝对面板结构的一而再性也可能有自然破坏,使得应力集中现象加剧。在规划时,要足够思念垂直缝对面板结构的影响。面板的挠度和坝高的平方呈正相关,和堆石坝压缩模量呈负相关。调节面板的兴高采烈挠度不超越临界挠度,就会管用控制面板压应变值。 第二,主堆石区的上升的幅度。为施工方便,一般在坝顶只设主堆石区,在离开坝顶30米以外,设置主次堆石区。因水压力产生的面板挠度,受主堆石区的宽度以及次主堆石的滑坡模量比影响。若模量比是0.5,则分割线应设置在坝轴线上,扩展主堆石的裁减模量,保险面板挠度不改变。当分割线位于坝轴线时,坝体受本人引力影响,主次堆石爆发差距沉降,差值与坝高呈正相关。受超高石坝中度影响,堆石顶端的上游面极易受力拉伸发生变形,面板顶上部分乃至会出现开裂。比方,在178米高的天生桥一级坝的垫层料部位,就生出了水平方向的拉伸裂缝。它的分割线最上部位于坝轴线上,模量比是0.5。而分水岭倾下游1:0.5,模量比是0.2的萨尔瓦欣钠坝却未曾出现难点。所以,能够将主堆石区的幅度实行加宽,缓慢消除面板承受的拉伸力。同一时间,超高堆石坝主次堆石分割线能够利用倾下游的1:0.5。 第三,堆石压缩模量比。调整次主堆石的缩减模量比,能够制止垫层料部位因拉伸发生裂缝。天生桥一流坝的次主堆石区的压缩量分别是22兆帕和45兆帕,模量比是0.49,主次堆石区分水线位于坝轴线上,垫层料出现了拉伸裂缝;而剖析辛戈坝能够,它的次主堆石区的压缩量分别为20兆帕和32兆帕,模量比是0.63,垫料层没有出现拉伸裂缝。因而,在筹划模量比时,应规定模量比不低于0.65。 第四,蓄水安顿。水位升到垫层料裂缝出钱,垫层料甘休拉伸,就能够制止面板与垫层之间发生摩擦力,进而减少面包车型地铁面世开裂的或是。因而,拟改正确的蓄水陈设,是下落超高堆石坝出现危害的机要手腕。 第五,制定正确的堆石预沉降时间。深入分析实测资料可见,拔钉的徐变沉降量和坝高呈正相关,超高堆石坝的面板在档期的顺序方向易出现波折裂缝。而且裂缝的发出使其为前期,所以在慢板浇筑以前设定科学的堆石预沉降时间,能够幸免面板破损。如今,小编国设定的预沉降时间是3到三个月,平均每月沉降5毫米。 第六,渗流调控。要严控下游堆石的细料以及细料含量,有限援救堆石不改变形。垫层料粒中要有35%到八分之四的颗粒粒径小于5毫米,有5%到8%的微粒粒径小于0.75分米。为压缩细料流失,过渡料和下游堆石中粒径小于5分米的微粒含量低于十分二;粒径小于0.075分米的颗粒含量稍差于5%。 三、本事创新 加强广大缝止水系统的自愈功能对接缝防渗进行不易研究,解析种种止水材料的质量,周到剖判接缝地方的受力状态,通过采用尾部铜片、橡胶止水带以及无粘性填料,加强止水系统的自愈作用。铜止水片能接受十分的大的切向位移,何况在1.3兆帕水压下不发生绕渗。无粘性填料在流水的带来下得以追加周边缝,具备较好的止水功效,並且无粘性填料老化慢,使用周期长。接缝设计须求遵照三项条件:第一,水泥与止水片的粘结力要超越库水压力;第二,止水片尺寸与接缝位移相相配;第三,高坝需配置自愈系统。 坝体分期填筑,分期蓄水 在超高堆石坝工程建设实现此前开始展览分期蓄水,能够对坝体施加预压,有效调控坝体的变形。 立异监测手艺超高堆石坝工程的施工量大,施工难度周密高,供给健全思虑工程本身特点,完善安全监测品种,使用先进的考查仪器,来检查评定工程的质量。设计开始时期,在坝体尾巴部分埋设水平垂直位移计,度量堆石体的内部位移;在中期,为了考查超高堆石坝工程特有的应以应变与变形,在统一盘算中追加面板脱空观测本领和垫层料坡面裂缝观测本领,采用合适的考察仪器并拓展客观布署;在面板水泥中埋设钢筋应力计,观测面板的卷曲,对于面板受力机理商讨具备相当重要意义。 在坝基面延伸垫层料与过渡料长度 参照反滤尊崇的计划原理,将垫层料与过渡料的长短向下游延展0.3H,变成0.3H的坝基面条带,巩固地基的抗渗透手艺。 四、结语 在建设超高堆石坝工程时,合理利用地点软岩料以及建筑开挖料,分区设计坝体,落成挖与填的平衡,对于节约工程投资具有关键意义。在拓展防止渗流控制规划时,科学制订垫层料的级配,使用坝基面设置0.3H条带本领提升渗流动调查控质量。别的,在河堤建设中央银行使到的分期填筑和分期蓄水花招,不仅可以兑现工程的度汛须要,又能够推向公司经济效果与利益快捷进步。

1.2低谷形状

从最近总括资料看,出现面板挤压破坏的工程均为坝高大于150 m的高面板堆石坝。坝高对于面板挤压破坏的震慑首要呈今后乘机坝高的扩展,坝体的总体变形量加大,同一时间,由于高应力的功用,堆石的流变变形也会随之大增。别的,较高的库水位,也会导致面板应力的越发增大。

严控面板水泥浇筑品质。

1.面板挤压破坏的熏陶因素分析

进而优化坝体的切面分区。分区优化的尺度应使主堆石区自个儿相对较为安静,并可以为面板提供可信的协理。因而,主、次堆石的分区线应偏侧下游侧,且坡度不宜超越1∶0.5。

适合选用缝间柔性填料。在企图深入分析预测的面板沿坝轴线方向水平位移零线相近的垂直缝间填充柔性材质。

从过去的高面板堆石坝建设经验看,通过利用一定的工程措施,高面板堆石坝的变形应该可以赢得实惠地调整,而面板的挤压破坏也决不不可改变局面。具体来说,在工程的规划与施工中,能够动用以下工程措施:

1.8面板运转的意况

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