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轴向分区面板坝分区模量影响分析

梁勤正 樊一璟 王东 周泽泽 刘后露 金浩博 郭广鑫

梁勤正,樊一璟,王东,等. 轴向分区面板坝分区模量影响分析[J]. 水利水运工程学报,2023(2):113-120. doi:  10.12170/20220527002
引用本文: 梁勤正,樊一璟,王东,等. 轴向分区面板坝分区模量影响分析[J]. 水利水运工程学报,2023(2):113-120. doi:  10.12170/20220527002
(LIANG Qinzheng, FAN Yijing, WANG Dong, et al. Analysis of modulus influence of axial zoned concrete-faced rockfill dam[J]. Hydro-Science and Engineering, 2023(2): 113-120. (in Chinese)) doi:  10.12170/20220527002
Citation: (LIANG Qinzheng, FAN Yijing, WANG Dong, et al. Analysis of modulus influence of axial zoned concrete-faced rockfill dam[J]. Hydro-Science and Engineering, 2023(2): 113-120. (in Chinese)) doi:  10.12170/20220527002

轴向分区面板坝分区模量影响分析

doi: 10.12170/20220527002
基金项目: 国家重点研发计划资助项目(2018YFC0407103-1)
详细信息
    作者简介:

    梁勤正(1997—),男,四川成都人,硕士研究生,主要从事水工结构及安全监测研究。E-mail:liangqinzheng@163.com

    通讯作者:

    王 东(E-mail:wd@scu.edu.cn

  • 中图分类号: TV641.4

Analysis of modulus influence of axial zoned concrete-faced rockfill dam

  • 摘要: 轴向分区面板坝设计中,通过沿坝轴线方向将坝壳分为岸坡区、侧分区和中央区,依次填筑不同模量的材料,形成沿坝轴线方向的梯度模量来缩减坝壳的三维聚心变形、减小轴向位移,提高坝体变形协调性进而解决高面板坝挤压破坏问题。以锅浪跷面板坝工程为依托,通过数值计算模拟,对比研究了36种模量梯度组合的轴向分区面板坝的面板挤压破坏参考指标,分析轴向分区设计效果和分区模量对坝体及面板应力变形的影响。根据面板挤压破坏原理,以蓄水期面板的挠度和轴向压应力、面板最大挠度附近高程轴向位移及压应力、坝体的沉降和轴向位移为挤压破坏参考指标。结果显示,50%梯度方案与常规面板堆石坝相比,坝体向左右岸的轴向位移分别减小12.76%和14.73%,沉降减小14.42%,面板挠度减小15.28%,轴向压应力减小11.35%。研究为解决高面板坝的面板挤压破坏问题提供了新思路。
  • 图  1  锅浪跷混凝土面板堆石坝标准横剖面图(单位: m)

    Figure  1.  Typical profile of Guolangqiao concrete-faced rockfill dam (CFRD) (unit: m)

    图  2  轴向分区坝有限元模型

    Figure  2.  Finite element model of axial zoned CFRD

    图  3  常规坝方案面板挠度分布及分区宽度(单位:m)

    Figure  3.  Deflection distribution and zoned width of conventional dam scheme (unit: m)

    图  4  蓄水期坝体挤压破坏参考指标

    Figure  4.  Reference indexes of dam body during impoundment period

    图  5  蓄水期面板最大挠度及最大轴向压应力

    Figure  5.  Extreme value of deflection and axial compressive stress of face slab during impoundment period

    图  6  蓄水期面板114~120 m高程挤压破坏参考指标

    Figure  6.  Reference indexes of face slab (114~120 m) during impoundment period

    表  1  筑坝材料邓肯-张E-B模型参数

    Table  1.   Calculation parameters of Duncan-Chang E-B model for dam construction materials

    材料ρd / (kg·m−3)Kurφ0ΔφKnRfKbm
    主堆石2 1902 60060.5912.651 3000.3570.85900−0.035
    下游堆石2 1502 50060.3011.801 2500.3370.85900−0.040
    过渡料2 3102 60060.0610.871 3000.4160.84900−0.047
    垫层料2 3902 80060.8811.771 4000.4880.801 000−0.060
      注:ρd为密度;Kur为卸载再加载时的弹性模量基数;φ0为初始内摩擦角;Δφ为围压增加1个对数周期下摩擦角的减小值;n为弹性模量指数;Rf为破坏比;m为体积模量指数。
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    表  2  蓄水期坝体变形、应力极值

    Table  2.   Extreme values of deformation and stress of dam body during impoundment period

    方案坝型沉降/cm顺河向位移/cm 轴向位移/cm 主应力/MPa
    向上游向下游 向左岸向右岸 σ1σ3
    −00+00 常规坝 42.235 2.548 14.810 6.898 5.526 −2.589 −0.384
    −50+50 分区坝 36.143 0.722 11.905 6.018 4.712 −2.624 −0.439
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    表  3  蓄水期面板挤压破坏参考指标极值

    Table  3.   Extreme values of deformation and stress of face slab during impoundment period

    方案坝型挠度/cm114~120 m高程轴向位移/cm轴向压应力/MPa
    向左岸向右岸
    −00+00常规坝19.8844.0572.923−4.342
    −50+50分区坝16.8463.7892.641−3.849
    下载: 导出CSV
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出版历程
  • 收稿日期:  2022-05-27
  • 网络出版日期:  2023-03-23
  • 刊出日期:  2023-04-15

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