第四節(jié)-重力壩的應(yīng)力分析課件

GravityDamLocatedonBatholith第四節(jié)重力壩的應(yīng)力分析GravityDamLocatedonBatholit1目的：1、為了檢驗(yàn)大壩在施工期和運(yùn)用期是否滿(mǎn)足強(qiáng)度要求；2、為解決設(shè)計(jì)和施工中的某些問(wèn)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(guò)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(mǎn)足強(qiáng)度要求第四節(jié)重力壩的應(yīng)力分析目的：第四節(jié)重力壩的應(yīng)力分析2一、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(jiǎn)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、應(yīng)力分析方法第四節(jié)重力壩的應(yīng)力分析3（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σy是直線(xiàn)分布。（二）**邊緣應(yīng)力的計(jì)算 1、水平截面上的正應(yīng)力σyu、σyd。

2、剪應(yīng)力τu和τd。

3、水平正應(yīng)力σxu和σxd。

4、主應(yīng)力σ1u，σ2u和σ1d，σ2d。三、材料力學(xué)方法（一）基本假定三、材料力學(xué)方法41、水平截面上的正應(yīng)力σyu、σyd。根據(jù)偏心受壓公式，壩體上下游邊緣垂直正應(yīng)力：1、水平截面上的正應(yīng)力σyu、σyd。根據(jù)偏心受壓公式，壩體52、剪應(yīng)力

由上游微分體的平衡條件得：

2、剪應(yīng)力由上游微分體的平衡條件得：63、水平正應(yīng)力

已知、，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：74、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8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σy假定σy在水平截面上直線(xiàn)分布。第四節(jié)重力壩的應(yīng)力分析（三）內(nèi)部應(yīng)力的計(jì)算9壩體內(nèi)部應(yīng)力計(jì)算圖壩體內(nèi)部應(yīng)力計(jì)算圖10（三）內(nèi)部應(yīng)力的計(jì)算2、壩體內(nèi)剪應(yīng)力τ。呈拋物線(xiàn)分布3、壩內(nèi)水平正應(yīng)力σx。呈三次分布接近直線(xiàn)，對(duì)中小型工程可近似假定σx呈直線(xiàn)分布4、壩內(nèi)主應(yīng)力σ1和σ2。(見(jiàn)課本P56式(3-48))（三）內(nèi)部應(yīng)力的計(jì)算2、壩體內(nèi)剪應(yīng)力τ。呈拋物線(xiàn)分布11(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

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(四)考慮揚(yáng)壓力時(shí)的計(jì)算方法。1、邊緣應(yīng)力12 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σy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) 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)。13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(zhǎng)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(zhǎng)期組合。施工期屬短暫狀況，壩體下游面的垂直拉應(yīng)力應(yīng)不大于100kPa，其計(jì)算式為

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14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：①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(guò)混凝土的容許拉應(yīng)力；②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；③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5×5×5cm3）的極限抗壓強(qiáng)度的1/20～1/15；對(duì)于中等強(qiáng)度的基巖可取1/10～1/20；對(duì)于均質(zhì)且裂縫甚少的弱基巖及半巖石地基可取1/5～1/10；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%。

第四節(jié)重力壩的應(yīng)力分析其他：15

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 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。五、各種162、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(jiàn)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2、地基變形彈模對(duì)壩體應(yīng)力的影響各種因素對(duì)壩體應(yīng)力的影響17壩體主應(yīng)力分布示意圖壩體主應(yīng)力分布示意圖18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f(wàn)kc=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f(wàn)kR=80MPa試核算基本組合的設(shè)計(jì)洪水位情況下(1)計(jì)算壩基面