南非瓦爾河擋水圍堰拆除穩(wěn)定性分析.pdf

1、南非瓦爾河南水北調(diào)工程是主要解決南非的工業(yè)用水的重大工程，工程計(jì)劃修建一座擋水圍堰以便在圍堰后進(jìn)行泵站的修建，現(xiàn)在泵站已經(jīng)修好需要引入河水使泵站開(kāi)始運(yùn)行。但是圍堰距離泵站的閘門太近，一次爆破的很可能破壞閘門，經(jīng)過(guò)研究設(shè)計(jì)出了一個(gè)分步驟拆除的方案。其具體的操作步驟是將圍堰拆除分為四步，分部拆除圍堰的錨塊、底圈梁、中圈梁和頂圈梁。每一步拆除后都向圍堰的下游注入相應(yīng)高度的水量用來(lái)平衡上游面的水壓力，使圍堰的危險(xiǎn)因素降到最低。但是國(guó)外監(jiān)理懷疑該

2、方案的安全性，認(rèn)為圍堰如果采用這種方案會(huì)有倒塌的危險(xiǎn)。所以針對(duì)該結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)分別采用梁板法，拱梁分載法，有限單元法對(duì)其進(jìn)行結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性驗(yàn)算。求出了每個(gè)步驟中的安全系數(shù)，最后判斷出圍堰是安全的。
　　 梁板法先是把圍堰簡(jiǎn)化成一個(gè)梁板結(jié)構(gòu)，把防滲樁排成的結(jié)構(gòu)看成是一個(gè)拱形板結(jié)構(gòu)，再把三層拱圈看成是連續(xù)梁在板下面起支撐作用的結(jié)構(gòu)。先根據(jù)結(jié)構(gòu)的外形尺寸和結(jié)構(gòu)配筋計(jì)算出結(jié)構(gòu)的抗剪和抗彎能力，再將拆除過(guò)程分成四個(gè)步驟，分別計(jì)算四種情況下對(duì)應(yīng)的最

3、大的剪力和最大彎矩，再用結(jié)構(gòu)的抗力和最大剪力和最大彎矩相比算出結(jié)構(gòu)的安全系數(shù)，取其最小值，再和圍堰的允許安全系數(shù)進(jìn)行對(duì)比得出結(jié)構(gòu)是安全的。
　　 采用工程類比的手法，將結(jié)構(gòu)看成是做拱壩。將拱壩應(yīng)力分析中通用的拱梁分載法應(yīng)用到了圍堰的計(jì)算上面。因?yàn)閲邇啥撕拖虏亢突鶐r相接，是一個(gè)多次超靜定的結(jié)構(gòu)，水平方向上看是由一個(gè)個(gè)的水平拱圈疊合在一起，豎直方向上看是由很多懸臂梁接在一起。所以先用拱梁分載法算出他們各自分配的荷載，再算出各自的應(yīng)

4、力應(yīng)變，然后和結(jié)構(gòu)的能夠承受的極限應(yīng)力和應(yīng)變相比較，求出其安全系數(shù)，然后和允許安全系數(shù)比較得出結(jié)構(gòu)是安全的。
　　 用有限單元法，對(duì)四個(gè)步驟進(jìn)行了分部模擬，依次對(duì)比每個(gè)步驟的上下游順河向位移，垂直河向位移，最大主應(yīng)力，最小應(yīng)力和塑性區(qū)大小得出了他們的位移應(yīng)力應(yīng)變規(guī)律和塑性區(qū)的發(fā)展情況。最后用強(qiáng)度折減法對(duì)圍堰周圍的巖體進(jìn)行強(qiáng)度的折減。通過(guò)計(jì)算不收斂或者塑性區(qū)貫通得到一個(gè)K的臨界值，這就是就是圍堰的安全系數(shù)，在和允許的安全系數(shù)進(jìn)行對(duì)