壩高與弧高比對高拱壩厚高比的影響

方詠來,黃朝煊,馬以超

(浙江省水利水電勘測設(shè)計(jì)院,浙江 杭州 310002)

拱壩厚薄的度量參數(shù)主要有厚高比和柔度系數(shù),厚高比是拱壩底厚與壩高之比,第2版《水工設(shè)計(jì)手冊》[1](2011年出版,以下簡稱《手冊》)對拱壩厚高比與弧高比進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析,得出了線性關(guān)系建議式。柔度系數(shù) C是國際著名壩工專家龍巴迪[2]提出的,是反映拱壩厚薄的一個(gè)綜合參數(shù),龍巴迪認(rèn)為正常情況下C值為15左右,若混凝土澆筑技術(shù)較高,C值也能達(dá)到20。但實(shí)際工程表明,不少壩高較低的拱壩,C值較大仍能正常運(yùn)行,因此用柔度系數(shù)評價(jià)壩體安全性和經(jīng)濟(jì)性時(shí),還要注意壩高要素。對于Kolnbrein拱壩壩踵的開裂[3-4],龍巴迪認(rèn)為是由于拱壩的柔度系數(shù)太大(C=17.7,是已建高拱壩中最大的)、壩體設(shè)計(jì)得太薄造成的。

任青文等[5]假定拱壩力學(xué)模型為圓筒的一部分,從強(qiáng)度觀點(diǎn)近似給出了拱壩的強(qiáng)度破損曲線C=3.4σ/(Hγw),其中 σ為混凝土容許抗壓強(qiáng)度,H為拱壩壩高,γw=ρwg(ρw為水的密度,g為重力加速度);同時(shí)從屈曲觀點(diǎn)近似給出破損曲線 C=348/H1/3,并認(rèn)為拱壩壩體的安全性一般是由強(qiáng)度控制的,只有當(dāng)壩體采用高強(qiáng)度混凝土,使強(qiáng)度破損曲線抬高、接近或超過穩(wěn)定破損曲線的情況下,才由屈曲失穩(wěn)控制。

黃朝煊[6]考慮壩高、河谷寬高比等對柔度系數(shù)的影響,通過數(shù)值分析得到薄高拱壩底厚建議公式,雖然該公式考慮了拱壩縱斷面形狀的影響,但計(jì)算稍顯復(fù)雜,并認(rèn)為拱壩柔度系數(shù)與河谷形狀、寬高比、壩高等因素密切相關(guān)。拱壩的寬高比太大或太小都將導(dǎo)致壩體拱梁受力分配的失調(diào),導(dǎo)致壩體應(yīng)力過度集中,不利于壩體的安全。……