溢流坝段稳定应力分析计算综述
跟据设计数据绘制溢流坝段剖面图,如图7所示。
图7溢流坝段剖面图
1.1溢流坝段荷载计算
(1)自重计算
由CAD溢流坝剖面图可知本设计溢流坝段剖面面积为400.27m2,故本设计中溢流坝段坝体自重为:
(2)静水压力计算
①正常蓄水位工况下:
②设计洪水位工况下:
③校核洪水位工况下:
(3)动水压力计算
溢流坝段动水压力可以分解成水流产生的水平分应力和竖直分应力,可按式(43)和式(44)计算。
水平分应力:式(37)
竖直分应力:式(38)
两侧的反弧段所处最低点对应的中心角,
其中,。
①设计洪水位工况下:
②校核洪水位工况下:
(4)扬压力计算
本设计中溢流坝段选在中间河床坝段,河床坝段取,在本设计中取。
式(39)
式(340)
式(41)
式(42)
式(43)
式(44)
①正常蓄水位工况下:
②设计洪水位工况下:
③校核洪水位工况下:
(5)泥沙压力计算
泥沙压力计算和挡水坝段泥沙压力相同,故泥沙压力为:
(6)波浪压力计算
①设计洪水位工况下:
②校核洪水位工况下:
1.2荷载组合计算
溢流坝段与挡水坝段在荷载组合上是一致的,其荷载组合情况见表11。
表11荷载组合
荷载组合
主要考虑情况
自重
泥沙压力
地震作用
基本组合
正常素水位
√
√
√
√
√
-
-
设计洪水位
√
√
√
√
√
√
-
特殊组合
校核洪水位
√
√
√
√
√
√
-
1.3作用力对坝基形心弯矩计算
1.3.1各个作用力对坝基形心弯矩计算
(1)自重对坝基形心的弯矩计算
根据CAD图可知,溢流坝剖面质心在距坝踵1.51m处
故
(2)静水压力对坝基形心的弯矩计算
①正常蓄水位工况下:
②设计洪水位工况下:
③校核洪水位工况下:
(3)扬压力对坝基形心的弯矩计算
①正常蓄水位工况下:
②设计洪水位工况下:
③校核洪水位工况下:
(4)波浪压力对坝基形心弯矩计算
①正常蓄水位工况下:
②设计洪水位工况下:
③校核洪水位工况下:
(5)泥沙压力对坝基形心弯矩计算
(6)动水压力对坝基形心产生的弯矩计算
①设计洪水位工况下:
②校核洪水位工况下:
1.3.2作用力对坝基形心的弯矩之和
(1)正常蓄水位工况下
(2)设计洪水位工况下
(3)校核洪水位工况下
1.4抗滑稳定分析
本设计中坝基范围内岩层完整,不会出现软弱面并滑动的情况,因此,溢流坝段坝体抗滑稳定分析与挡水坝段抗滑稳定分析的方法相近。
(1)正常蓄水位工况下:
①抗剪强度验算
坝体抗剪强度满足规范要求。
②承载能力极限状态法验算
坝体承载能力极限状态满足规范要求。
(2)设计洪水位工况下:
①抗剪强度验算
坝体抗剪强度满足规范要求。
②承载能力极限状态法验算
坝体承载能力极限状态满足规范要求。
(3)校核洪水位工况下:
①抗剪强度验算
坝体抗剪强度满足规范要求。
②承载能力极限状态法验算
坝体承载能力极限状态满足规范规范要求。
1.5应力分析
1.5.1坝体边缘应力计算
(1)正常蓄水位工况下:
①施工期(只计算自重)
②运行期
坝趾处应力分析满足规范要求。
(2)设计洪水位情况下:
①施工期(只计算自重)
②运行期
坝趾处应力分析满足规范要求。
(3)校核洪水位工况下:
①施工期(只计算自重)
②运行期
坝趾处应力分析满足规范要求。
1.5.2坝体内部应力计算
(1)正常蓄水位工况下:
①施工期
②运行期
坝体内部应力满足规范要求。
上游面水压力强度:
下游面水压力强度:
上下游边缘的扬压力强度为:
坝面主应力:
溢流坝段坝内主应力满足规范要求。
(2)设计洪水位工况下:
①施工期
②运行期
坝体内部应力满足规范要求。
上游面水压力强度:
下游面水压力强度:
上游边缘的扬压力强度为:
下游边缘的扬压力强度为:
溢流坝段坝面主应力为:
溢流坝段坝内主应力满足规范要求。
(3)校核洪水位工况下
①施工期
②运行期
坝体内部应力满足规范要求。
上游面水压力强度:
下游面水压力强度:
上下游边缘的扬压力强度为:
坝面主应力:
溢流坝段坝内主应力满足规范要求。
综合以上计算结果,三种工况下的各个应力都能达到规范要求范围内。