第四節(jié)-重力壩的應(yīng)力分析ppt課件

1、Gravity Dam Located onBatholith,第四節(jié) 重力壩的應(yīng)力分析,目的： 1、為了檢驗(yàn)大壩在施工期和運(yùn)用期是否滿足強(qiáng)度要求； 2、為解決設(shè)計(jì)和施工中的某些問題，如砼分區(qū)，某些部位的配筋等提供依據(jù)。 應(yīng)力分析的過程： 1、進(jìn)行荷載計(jì)算及荷載組合 2、選擇合適的方法進(jìn)行應(yīng)力計(jì)算 3、檢驗(yàn)大壩各部位的應(yīng)力是否滿足強(qiáng)度要求,第四節(jié)重力壩的應(yīng)力分析,一、應(yīng)力分析方法 理論計(jì)算和模型試驗(yàn)法 理論計(jì)算方法主要有材料力學(xué)法和有限元法 對(duì)于中、低壩，當(dāng)?shù)刭|(zhì)條件較簡單時(shí)，可按材料力學(xué)方法計(jì)算壩體的應(yīng)力，有時(shí)可只計(jì)算壩體的邊緣應(yīng)力。 二、應(yīng)力分析內(nèi)容 確定計(jì)算工況； 選擇計(jì)算方法； 確定計(jì)算

2、截面； 計(jì)算選定截面上的應(yīng)力、削弱部位（如孔洞、泄水管道部位等）的局部應(yīng)力、個(gè)別部位（如寬縫重力壩的頭部、閘墩、導(dǎo)墻等）的應(yīng)力等步驟，必要時(shí)分析壩基的上、下游局部應(yīng)力及內(nèi)部應(yīng)力,第四節(jié) 重力壩的應(yīng)力分析,一）基本假定 1、壩體砼為均質(zhì)，連續(xù)各向同性的彈性材料。 2、取單寬壩體作為固結(jié)在地基上的懸臂梁計(jì)算，且不受兩側(cè)壩體的影響。 3、水平斷面上的垂直正應(yīng)力y是直線分布。 （二）*邊緣應(yīng)力的計(jì)算 1、水平截面上的正應(yīng)力yu、yd。 2、剪應(yīng)力u和d。 3、水平正應(yīng)力xu和xd。 4、主應(yīng)力1u，2u和1d，2d,三、材料力學(xué)方法,1、水平截面上的正應(yīng)力yu、yd,根據(jù)偏心受壓公式，壩體上下游邊緣垂

3、直正應(yīng)力,2、剪應(yīng)力,由上游微分體的平衡條件得,3、水平正應(yīng)力,已知、，由上游微分體的平衡條件得,4、邊緣主應(yīng)力,由于兩個(gè)主應(yīng)力面互相正交，由微分體 的平衡條件,第四節(jié) 重力壩的應(yīng)力分析,三）內(nèi)部應(yīng)力的計(jì)算 1、壩內(nèi)水平截面上的正應(yīng)力y假定 y在水平截面上直線分布,壩體內(nèi)部應(yīng)力計(jì)算圖,三）內(nèi)部應(yīng)力的計(jì)算,2、壩體內(nèi)剪應(yīng)力。呈拋物線分布 3、壩內(nèi)水平正應(yīng)力x。呈三次分布 接近直線，對(duì)中小型工程可近似假定x呈直線分布 4、壩內(nèi)主應(yīng)力1和2。(見課本P56式(3-48,四)考慮揚(yáng)壓力時(shí)的計(jì)算方法,1、邊緣應(yīng)力 1)計(jì)算W和M計(jì)入揚(yáng)壓力 2)計(jì)算u 、xu、d、xd時(shí) pu用 pu-puu代入 pd

4、用pd-pdd代入 2、求解壩內(nèi)應(yīng)力 可先不計(jì)揚(yáng)壓力計(jì)算、x、y，然后再疊加由揚(yáng)壓力引起的應(yīng)力,用材料力學(xué)分析壩體應(yīng)力時(shí)，重力壩設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定的強(qiáng)度指標(biāo)。 (一)、壩基面的y應(yīng)符合下列要求 （1）運(yùn)用期：在各種荷載組合下（地震荷載除外） （2）施工期 (二)、壩體應(yīng)力要求 （1）運(yùn)用期 （2）施工期,四、強(qiáng)度指標(biāo),壩體上、下游面拉應(yīng)力按正常使用極限狀態(tài)計(jì)算,運(yùn)用期壩踵垂直應(yīng)力不應(yīng)出現(xiàn)拉應(yīng)力（計(jì)揚(yáng)壓力），可按下式計(jì)算,1)運(yùn)用期（長期組合）壩體上游面垂直拉應(yīng)力核算,2)短期組合下游壩面的垂直拉應(yīng)力核算,規(guī)范要求，壩踵和壩體上游面的垂直應(yīng)力的核算應(yīng)按作用的標(biāo)準(zhǔn)值分別計(jì)算作用的短期組合和長期組合,施工

5、期屬短暫狀況，壩體下游面的垂直拉應(yīng)力應(yīng)不大于100kPa，其計(jì)算式為,第四節(jié) 重力壩的應(yīng)力分析,其他： 壩體內(nèi)一般不容許出現(xiàn)主拉應(yīng)力，但以下情況例外：寬縫重力壩離上游面較遠(yuǎn)的局部區(qū)域，可出現(xiàn)拉應(yīng)力，但不得超過混凝土的容許拉應(yīng)力；當(dāng)溢流壩堰頂部位出現(xiàn)拉應(yīng)力時(shí)，可考慮配置鋼筋；廊道及其它孔洞周邊的拉應(yīng)力區(qū)域，宜配置鋼筋，以承受拉應(yīng)力。 壩基的容許壓應(yīng)力是根據(jù)壩基巖石的室內(nèi)試驗(yàn)，結(jié)合地基的具體情況而定。對(duì)于強(qiáng)度高，而節(jié)理、裂隙發(fā)育的基巖，其最大容許壓應(yīng)力可取試塊（通常為555cm3）的極限抗壓強(qiáng)度的1/201/15；對(duì)于中等強(qiáng)度的基巖可取1/101/20；對(duì)于均質(zhì)且裂縫甚少的弱基巖及半巖石地基可取1/51/10；對(duì)于風(fēng)化基巖，可按基巖風(fēng)化程度，將其容許壓應(yīng)力值降低25%50,壩體應(yīng)力的實(shí)際分布情況比較復(fù)雜，受很多因素影響。 1、地基變形模量對(duì)壩體應(yīng)力的影響,五、各種因素對(duì)壩體應(yīng)力的影響,2、地基變形彈模對(duì)壩體應(yīng)力的影響 3、壩體異彈模對(duì)壩體應(yīng)力的影響 4、縱縫對(duì)壩體應(yīng)力的影響 5、分期施工對(duì)壩體應(yīng)力的影響(見下圖) 6、壩踵斷裂對(duì)壩體應(yīng)力的影響,各種因素對(duì)壩體應(yīng)力的影響,壩體主應(yīng)力分布示意圖,作業(yè)2,圖與荷載同作業(yè)1，砼強(qiáng)度等級(jí)C10，標(biāo)準(zhǔn)抗壓強(qiáng)度fkc=10MPa，壩基為較完整的微風(fēng)化花崗片麻巖，標(biāo)準(zhǔn)抗壓強(qiáng)度fkR=80MPa 試核算基本組合的設(shè)計(jì)洪水位情況