研究分析某水利工程大壩結(jié)構(gòu)設(shè)計

1、<p>　　研究分析某水利工程大壩結(jié)構(gòu)設(shè)計</p><p>　　【摘要】本文以某水利工程大壩結(jié)構(gòu)設(shè)計為研究對象，文章首先對某大壩工程進(jìn)行概述，闡述了壩體設(shè)計選料要求，詳細(xì)探討了結(jié)構(gòu)設(shè)計，對從事相關(guān)工作的同行具有借鑒意義。 </p><p>　　【關(guān)鍵詞】水利大壩工程；混凝土面板；結(jié)構(gòu)設(shè)計 </p><p>　　自1985年開始，我國利用現(xiàn)代技術(shù)修建混凝土面

2、板堆石壩雖只有20多年，但數(shù)量、規(guī)模和技術(shù)等方面均處于世界前列，總數(shù)已超過40%。這些壩為面板堆石壩在抗凍、抗裂等方面的技術(shù)，為面板堆石壩的發(fā)展提供了非常寶貴的經(jīng)驗。 </p><p><b>　　1、某工程概述 </b></p><p>　　某水利大壩工程位于某干流上，壩址以上流域面積2970&nbsp；km2，多年平均年徑流量12.08&nbsp；

3、億m3，總庫容為2.105&nbsp；億m3，電站裝機(jī)為60&nbsp；MW，工程等別為Ⅱ等。樞紐工程由混凝土面板堆石壩、泄洪洞、溢洪道、發(fā)電引水系統(tǒng)及電站廠房等建筑物組成。大壩為混凝土面板堆石壩，壩頂長270&nbsp；m，壩頂高程547.40&nbsp；m，防浪墻頂高程548.40&nbsp；m，壩頂寬6&nbsp；m，最大壩高56.60&nbsp；m，上游壩坡1∶1.4，下游

4、壩坡1∶1.3?；炷撩姘搴穸?.3～0.5&nbsp；m，址板厚0.8&nbsp；m。壩體分為墊層區(qū)、過渡層區(qū)、主堆石區(qū)、次堆石區(qū)，在周邊縫下游部位設(shè)有特殊的墊層小區(qū)。該壩址日內(nèi)溫差大，孔隙水結(jié)冰充分，凍融循環(huán)次數(shù)多，面板不僅要有足夠的強(qiáng)度和防滲性、耐久性、抗凍性等，柔性及嵌縫材料、橡膠止水帶等也必須有較高的特殊要求，因此面板、趾板等關(guān)鍵部位的材料選擇、結(jié)構(gòu)設(shè)計與施工是本工程的重要環(huán)節(jié)。 </p><

5、;p>　　2、壩體設(shè)計選料要求 </p><p>　　2.1面板混凝土原材料及性能指標(biāo)。由于面板混凝土的耐久性直接決定面板的壽命，而耐久性又受日曬、風(fēng)吹、雨淋、沖刷抗凍融及碳化、疲勞、溶蝕、各種有害離子的化學(xué)反應(yīng)、鋼筋銹蝕膨脹等各種內(nèi)、外因素影響，不像混凝土和易性、抗裂性，能在短期內(nèi)能反映出來，因此合理選擇混凝土原材料，是保證其耐久性正常發(fā)揮、增加面板壽命的主要措施。該工程混凝土材料參數(shù)選擇均比較嚴(yán)格。在增

6、加混凝土強(qiáng)度的同時，提高其抗?jié)B抗凍標(biāo)號，保證其具有一定的含氣量，以滿足抗凍要求。與同期一般工程相比，該工程通過試驗，對混凝土水泥材料強(qiáng)度、水灰比等原材料指標(biāo)進(jìn)行了選擇與調(diào)整。 </p><p>　　2.2止水系統(tǒng)材料。面板接縫主要分為周邊縫、伸縮縫兩類。周邊縫是趾板和面板間接縫。伸縮縫可分為防浪墻和面板間接縫，面板之間接縫（分受拉縫和受壓縫），趾板之間接縫和防浪墻之間接縫。該工程壩址區(qū)，多年平均氣溫2.2℃，最低

7、氣溫-42.6&nbsp；℃，最高氣溫34.4℃，溫度變幅大，因此工程設(shè)計中對柔性嵌縫材料、橡膠止水帶等提出了較高要求，如要求柔性嵌縫材料高溫60&nbsp；℃時不流淌，低溫-45&nbsp；℃時不脆裂，變形率大于40%，耐久性好，滲透系數(shù)小于i×10-8&nbsp；cm/s等。 </p><p><b>　　3、結(jié)構(gòu)設(shè)計 </b></p>

8、;<p>　　3.1壩體分區(qū)及壩料設(shè)計。根據(jù)該工程各種筑壩材料的性質(zhì)和面板壩的工作條件，混凝土面板以下壩體分為墊層區(qū)、過渡層區(qū)、主堆石區(qū)、次堆石區(qū)，在周邊縫下游部位設(shè)有特殊的墊層小區(qū)。墊層區(qū)主要為混凝土面板提供一個均勻、穩(wěn)定的低壓縮性基礎(chǔ)，同時滿足滲透穩(wěn)定準(zhǔn)則及嚴(yán)寒地區(qū)墊層料透水準(zhǔn)則。設(shè)計要求選用質(zhì)地新鮮，堅硬且具有較好耐久性的石料經(jīng)過加工而成，最大粒徑不超過8&nbsp；cm，小于0.5&nbsp；cm的

9、含量為25%～40%，小于0.01&nbsp；cm的含量不大于5%，連續(xù)級配料，Cu&gt；20，滲透系數(shù)K=i×10-3&nbsp；cm/s。施工中將墊層料與過渡層料鋪筑和碾壓結(jié)合，倆區(qū)壩料同步填筑碾壓。既達(dá)到了面板有均勻、穩(wěn)定的支撐，又達(dá)到了節(jié)約用料降低造價的目的。主堆石區(qū)為壩的主體，其石料的質(zhì)量、密度、沉降量的大小直接關(guān)系到面板大壩的安危，設(shè)計要求該料石質(zhì)堅硬、級配良好，最大粒徑不超過60&

10、;nbsp；cm，小于0.5&nbsp；cm的含量不超過20%，小于0.01&nbsp；cm的含量不大于5%，連續(xù)級配料，Cu&gt；15，次堆石區(qū)主要用于保護(hù)主堆石體及其自身邊坡的穩(wěn)定。主堆石與下游堆石間</p><p>　　3.2混凝土面板、趾板及止水設(shè)計。大多數(shù)觀測資料表明，在水荷載作用下，面板的大部分區(qū)域受壓，僅在壩頂和近岸邊處有拉應(yīng)變。面板應(yīng)變和堆石體變形特性密切相關(guān)，與其厚度關(guān)

11、系不大。該工程的混凝土面板厚度采用連續(xù)變截面形式，最大厚度為0.5&nbsp；m，最小厚度為0.3&nbsp；m。面板間伸縮縫只設(shè)縱縫，不設(shè)永久水平縫，面板垂直縫間距河谷中部為12&nbsp；m，兩岸垂直縫間距為6&nbsp；m，面板最大板塊斜長91.05&nbsp；m。在面板中部設(shè)單層雙向鋼筋，適當(dāng)增加面板鋼筋含量（每向配筋率0.4%）。并選擇面板混凝土的有利澆筑時機(jī)，避免混凝土早凍。 <

12、/p><p>　　趾板是以灌漿帷幕為主的地下防滲體系與地上防滲結(jié)構(gòu)的連接部位，是一個承上啟下的防滲結(jié)構(gòu)。采用平趾板型式布置，板厚0.8&nbsp；m。趾板線由面板底面與趾板下游面的交線控制。本工程趾板寬度依據(jù)基巖風(fēng)化、破碎情況，允許滲透比降和基礎(chǔ)處理措施綜合確定，趾板最大寬度6.0&nbsp；m，最小寬度4.0&nbsp；m，趾板每12&nbsp；m設(shè)一道伸縮縫。為保證趾板與基巖的可靠

13、連接，通過錨桿錨固試驗，并參照已建工程經(jīng)驗，在趾板內(nèi)設(shè)置φ28錨筋，插入巖石深度3.5&nbsp；m，每1.2&nbsp；m2布置一根。 </p><p>　　周邊縫要承擔(dān)較大的三向變位和水壓力，易于因止水失效而形成滲漏。堆石體的沉降引起面板的變形，面板與趾板位移最大，是薄弱部位。周邊縫采用柔性連接，在周邊縫處設(shè)置三道止水，表面為柔性填料止水，中部為橡膠止水，底部為紫銅片止水。在接縫上還設(shè)置了連續(xù)

14、橡膠管，以期在接縫產(chǎn)生較大張開變形時，橡膠管被壓入接縫內(nèi)，柔性材料也隨即被壓入而達(dá)到密封的目的。 </p><p>　　冰的擠壓和凍脹對面板板間縫止水和混凝土表面都會產(chǎn)生破壞，如果大壩面板表面止水的膨脹螺栓都裸露在外，水庫經(jīng)過一個冬季的運行，膨脹螺栓會被拔起，止水也會受到不同程度的破壞。針對該破壞問題，該工程研究改進(jìn)了表面止水與面板的聯(lián)結(jié)方式，面板表面止水采用平滑表面。既避免了膨脹螺栓為冰蓋拔出破壞，也避免了止水

15、被冰塊破壞。 </p><p><b>　　4、結(jié)束語 </b></p><p>　　綜上所述，該混凝土面板堆石壩在遵循傳統(tǒng)理念進(jìn)行設(shè)計同時，結(jié)合氣候特點采取了一些相應(yīng)的改進(jìn)措施，保證了大壩能較好的適應(yīng)極端氣候運行的要求。水庫蓄水后經(jīng)歷了幾個嚴(yán)冬，通過大壩的沉降、位移、滲流量等參數(shù)監(jiān)測分析發(fā)現(xiàn)，大壩的總體運行狀況良好。 </p><p><

16、;b>　　參考文獻(xiàn)： </b></p><p>　　[1]&nbsp；肖化文.鄧肯-張E-B模型參數(shù)對高面板壩應(yīng)力變形的影響[J].科技資訊，2004（6）. </p><p>　　[2]&nbsp；陸述遠(yuǎn)，唐新軍.一種新壩型――&nbsp；面板膠結(jié)堆石壩簡介[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報，1998（2）. </p><p>　　[3