挤压边墙在竣工期和蓄水期对混凝土面板砂砾石坝的影响分析

46王鹏．挤压边墙在竣工期和蓄水期对混凝土面板砂砾石坝的影响分析文章编号：1006-2610(2015)01046__03挤压：hli-在竣工期和蓄水期对混凝土面板砂砾石坝的影响分析王鹏(新疆水利水电勘测设计研究院，乌鲁木齐830000)摘要：结合新疆某一采用挤压边墙施工技术的混凝土面板砂砾石坝工程，对蓄水期工况下有挤压边墙和无挤压边墙的混凝土面板坝进行三维非线性有限元分析，得出挤压边墙改善了混凝土面板坝的应力应变状态，对混凝土面板和坝体都是有利的。关键词：挤压边墙；面板砂砾石坝；有限单元法；应力；变形中图分类号：TV641．43文献标识码：ADOI：10．3969／j．issn．1006—2610．2015．O1．012AnalysisonImpactsonConcreteFaceSandyGravelDambyExtrudedSideWallinCompletionandImpoundmentPeriodsWANGPeng(XinjiangWaterResourcesandHydropowerInvestigationDesignandResearchInstitute，Urumqi830000，China)Abstract：OneconcretefacesandygraveldaminXinjiangappliestheconstructiontechnologyoftheextrudedsidewal1．Theconcretefaceroekfilldamintheimpoundmentperiod，witllandwithouttheextrudedsidewal，isanalyzedby3Dnonlinearfiniteelementmethod，whichpresentsthattheextrudedsidewallimprovestheCFRDstressandstrain．Theapplicationoftheextrudedsidewallisbenefitforboththecon—cretefaceandthedam．Keywords：extrudedsidewall；concretefacesandygraveldam；finiteelementmethod；stress；deformation原理，创出这种面板坝垫层料坡面施工新方法，即在0前言每一层坝料(垫层料)填筑以前在上游坝坡面，应用面板堆石坝上游坡面传统的施工方法是先进行挤压机形成一道混凝土小墙，然后再在其内回填垫水平分层碾压，待垫层料铺填至一定高度后，反复进层料、过渡料并整平，一般在边墙成型2h后即可进行斜坡碾压和机械及人工削坡直至符合设计坡面要行垫层料碾压。对于挤压边墙在施工方面的优求，之后根据面板分期情况分次对坡面采用碾压砂点是明显的，但对其是否会因增加约束而使面板混浆和沥青喷涂防护。传统的施工方法客观上存在垫凝土更易于裂缝，目前尚无明确定论J。层区斜坡面密实度难以保证、上游坡面施工工序复1工程概况杂、坡面长期无防护、面板混凝土施工期的选择受制约等不利因素，这些因素又直接影响着工程进度、质本枢纽工程由右岸溢洪道、泄洪洞、拦河坝、发量和工程经济性。而挤压式边墙技术改善了这些不电引水系统以及电站厂房等几个主要建筑物组成。利因素，它借鉴道路园林工程中道沿机的挤压滑模拦河坝为混凝土面板砂砾石坝，最大坝高129．4m，坝顶长475in。混凝土面板采用C30F300W12。趾收稿日期：2014—08—12板型式采用水平趾板。大坝典型横剖面如图1所作者简介：王鹏(1987一)，男，新疆乌鲁木齐市人，硕士研究生示。其中ⅡA为垫层料，ⅢB为砂砾石料J。从事水利水电工程设计工作． 西北水电·2015年·第1期47图1大坝典型横剖面图2计算模型及参数3计算结果对比模型的单元形式均为三维八节点六面体单元，通过模拟分析，可以无挤压边墙三维有限元模型和有挤压边墙三维有限得出坝体在竣工期时坝体元模型分别划分了16432个节点、14694个单元和某断面最大水平位移、竖19845个节点、16350个单元，坝基均视为不变形刚直位移、最大断面大主应图3挤压边墙计算图体。坝体堆石材料的计算采用的是DuncanE—B模力和混凝土面板的挠度、型，其各个参数值如表1所示。混凝土面板按线弹轴向应力和顺坡向应力值。同样对蓄水期进行模性材料考虑，密度2500kg／nl，弹性模量20000拟，可以得出在竣工期和蓄水期有无挤压边墙坝体MPa，泊松比为0．2。挤压边墙也按线弹性材料考和混凝土面板相关应力应变的特性，详见表2、3。虑，密度为2400kg／m，弹性模量为6600MPa，泊松比为0．27。接触面模型的材料参数为：弹性模量表2坝体应力变形最大值对比表为4800MPa，弹性模量指数为0．56，破坏比为0．74，摩擦角为36。。坝体水平位移坝体垂直坝体大主应力工况／m位移／m／MPa表1邓肯一张模型计算参数表向上游向下游向上向下拉应力压应力竣工无挤压边墙0．2290．17301．13602．87期有挤压边墙0．2180．16901．13402．79蓄水无挤压边墙0．2310．17901．15103．02期有挤压边墙0．2230．17101．14802．98表3混凝土面板应力变形最大值对比表由于挤压边墙结构尺寸很小，且边界形状不规混凝土面板混凝土面板轴混凝土面板顺则，在进行有限元网格划分时比较复杂，故对挤压边工况挠度／m向应力／MPa坡向应力／MPa墙的形状进行简化，其实际结构形式如图2所示，简向坝内向坝外拉应力压应力拉应力压应力竣工无挤压边墙0．02606．255．352．613．21化后的结构形式如图3所示。从许多已建工程可以期有挤压边墙0．01904．084．172．021．92看出，挤压边墙属于干硬性混凝土，一般按照低强蓄水无挤压边墙0．14907．526．425．976．08期有挤压边墙0．08705．995．014．113．79度、低弹性模量，渗透系数1×10～～1×10cm／s控制，但是其材料性质与+土料相比还县是存存在较女大善差4结圭口语口别，所以挤压边墙的模型(1)挤压边墙对坝体的影响依然视作混凝土材料，按通过对比分析可以看出：坝体在有挤压边墙和线弹性材料考虑。无挤压边墙2种情况下，挤压边墙总体上减小了坝图2挤压边墙结构图体的变形．尤其是在蓄水期效果更加明显，也减小了 48王鹏．挤压边墙在竣工期和蓄水期对混凝土面板砂砾石坝的影响分析坝体内的应力分布，这说明了挤压边墙对坝体的变参考文献：形有抑制作用，但是坝体应力和变形的变化非常小，这种作用不够明显。所以，通过以上分析可以得出：[1]刘超．压式边墙对混凝土面板影响的三维有限元分析[D]．西安：西安理工大学，2005．挤压边墙对坝体的应力和变形总体影响不大。[2]华东水利学院土力学教研室．土工原理与计算[M]，北京：水(2)挤压边墙对混凝土面板的影响利出版社，1980：290—292．同样通过对比可以看出：混凝土面板在有挤压[3]代凌辉．二塘沟水库深厚覆盖层上沥青混凝土心墙坝应力与边墙和无挤压边墙2种情况下，在竣工期，挤压边墙变形计算分析[D]．乌鲁木齐：新疆农业大学，2010．的存在使得混凝土面板的轴线应力、挠度以及顺坡[4]罗先启，吴晓铭，童富果，李昌彩．基于挤压边墙技术水布垭面板堆石坝应力一应变研究[J]．岩石力学与工程学报，2005，24向应力都有所降低，面板的应力、变形状态得到改善(13)：2342—2349．和抑制，在蓄水期的时候，这种改善效果更加明显，[5]张奇．岩石爆破基础[M]．重庆：重庆大学出版社，1993．特别是有挤压边墙时面板的压应力水平减小得很[6]董坤明，沈振中，荆玉翔，吴凌丞．挤压边墙对面板堆石坝结构多。通过以上分析可以得出：挤压边墙的存在对混性态的影响分析[J]．水电能源科学，2012，30(7)：73—75．凝土面板和坝体都是有利的，特别对混凝土面板的[7]李斌．挤压式边墙对公伯峡面板堆石坝应力和变形的影响分析[D]．西安：西安理工大学，2006．作用尤为显著，这也说明了挤压边墙不仅没有对混[8]刘思远．挤压边墙对混凝土面板砂砾石坝的影响分析[D]．乌凝土面板造成不利影响，反而能够改善了混凝土面鲁木齐：新疆农业大学，2010．板的应力应变状态，而且这种改善效果在蓄水期尤[9]蒋国澄．中国混凝土面板坝2O年[M]．北京：中国水利水电出为明显。版社，2005：16—17．(上接第45页)浇筑过程中稳定安全。功应用了可连续安装或拆卸的长陡过流面模板，解(4)模板安装完成后，对模板安装精度进行双决了长陡过流面大面积混凝土快速、高质量施工中向校正，保证模板垂直度、平整度，确保外观体型尺的各项技术问题，实现了过流底面与墩墙混凝土整寸。体连续浇筑，提高了长陡过流面混凝土模板施工水4．3实施效果平；保证了施工效率，节约了施工成本，为类似工程向家坝水电站泄水坝段2012年5月所有坝块提供了成功技术经验，值得推广应用。达到或超过高程340．00m，满足汛期坝体拦截100参考文献：年一遇的洪水条件。2012年10月底坝体全线达到高程368．00m，满足右岸地下电站首台机组蓄水发『1]唐伟杰，郑祥，韩金涛溪洛渡水电站泄洪洞龙落尾掺气坎过流面散装钢模板一次成型浇筑施工技术[J]．NJif水力发电，电条件。2013，32(5)：24—26．泄水坝段混凝土浇筑外观验收合格率100％，[2]邹龙生．小湾双曲拱坝2号导流底孔底板过流面施工[J]．水优良率91．4％；模板施工优良率91．6％；过流面不力发电，2009，25(2)：55—59．平整度检、钡4最大值不超过8mm，符合率93．3％；坡[3]张开广，商永红，盛信平，等．可连续安装或拆卸的斜坡混凝土比检测均符合设计要求。模板中国，CN201120562245．5[P]．2012．[4]SL191—2008，水工混凝土结构设计规范[s]．北京：中国水利水2012年l2月至2013年6月对中表孔进行了检电出版社，2008．修，泄水坝段溢流表孔过流面未见明显表面裂缝，整[5]建筑施工手册编委会．建筑施工手册[s]．5版．北京：中国建体情况良好。筑工业出版社，2012．GB50214—2001，组合钢模板技术规范[S]．北京：中国计划出5结语]版社，2001．向家坝水电站泄水坝段溢流表孔底板施工，成