第四章 支墩坝

第四章第四章 支墩坝支墩坝 第一节第一节 概述概述 一 支墩坝的工作原理一 支墩坝的工作原理 1 问题的提出 重力坝的二个主要缺点 材料强度不能充分利用 底部扬压力大 宽缝重力坝在一定程度上克服了这两个缺点 我们设想 能否最大限度地利用材料强度 能否最大限度地减小扬压力 能否充分利用水重来节省砼方量 2 工作原理 组成 支墩坝由一系列独立的支墩和挡水面板组成 支墩顺坝轴线排列 上游面设挡水面板 遮断河谷 形 成挡水面 传力方式 库水压力由面板 支墩 地基 工作原理 利用水重和自重在坝基面产生的摩擦力来抵抗水平水压力维持稳定 二 支墩坝的型式二 支墩坝的型式 根据挡水面板的形状可将支墩坝分为如下三种型式 见图 4 1 图图 4 1 支墩坝的类型支墩坝的类型 1 平板坝 这是支墩坝的最早型式 常用的是简支式平板坝 它的面板是一个平面 平板与支墩在结构上互不相连 优点 平板的迎水面上不产生拉应力 对温度变化的敏感性差 地基变形对坝身应力分布影响不大 对地基要求不十分严格 适用场合 地基不均匀变化较大时 适用于坝高 40m 以下的坝 这是由于面板受力条件的限制 跨中弯矩大 1 8ql2 2 连拱坝 一方面由于平板坝的面板受力条件不好 需将面板的形式加以改进 砼的抗压性能好 所以可以把平面的面板 改为圆弧面板 拱 即连拱坝 另一方面在河谷较宽时 若采用拱坝 拱作用得不到充分发挥 且砼方量多 中心角越大 弧长越长 将面板做成拱型的 其受力条件较好能较好地利用材料强度 如我国的梅山连拱坝 1956 年建成 坝高 88 24m 是当时世界上最高的 它比美国 1938 年建造的巴特勒 Bartlett 坝 87 19m 高 1 05m 见图 4 2 佛子岭连拱坝高 74 4m 见图 4 3 现在世界上最高的是六十年代初 期开始建造的加拿大旦尼尔约翰逊 Daniel Johnson 连拱坝 高 214m 它的混凝土体积仅为同等高度重力坝 的一半 图图 4 2 梅山连拱坝梅山连拱坝 图图 4 3 佛子岭连拱坝佛子岭连拱坝 图图 4 4 大头坝布置图大头坝布置图 适用场合 连拱坝是空间超静定结构 对地基变形 温度变化较敏感 故对地基要求相对要高 3 大头坝 这是一种较为优越的坝型 它既能充分利用材料的强度 钢筋用量又少 已建的大头坝有 国内 广东新丰江单支墩大头坝 坝高 105m 湖南柘溪单支墩大头坝 坝高 104m 国外 巴西 巴拉圭 80 年代修建的伊太普 Itaipa 双支墩大头坝 坝高 185m 日本火田薙笫一单双支墩大头坝 高 125m 图图 4 5 连拱坝示意图连拱坝示意图 三 支墩坝的特点三 支墩坝的特点 1 稳定性特点 抗滑稳定 a 因支墩间有空隙渗水易排 扬压力减小 b 上游边坡加缓 0 4 0 9 可利用水重 节省砼 侧向稳定 支墩因本身单薄 又相互分立 侧向刚度比纵向 上下游方向 刚度低 地震时顺坝轴线方向抗震能力明显低 于重力坝 弹性稳定 因支墩坝是一块单薄的受压板 当作用力超过临界值时 尽管应力分析所求得的支墩内应力未超过材料的 破坏强度 但支墩却因丧失纵向弯曲稳定而失稳 所以对支墩坝还应进行弹性稳定计算 2 应力特点 支墩可以随受力情况调整厚度 以充分利用砼的容许抗压强度 连拱坝把盖板做成压力结构 3 施工特点 地基开挖 支墩坝的基础一般不需全部开挖 只需开挖支墩部分 特别是在新鲜岩面埋藏较深的情况下 可 节省大量的开挖工作量 散热条件及模板用量 因与外界接触面增加 施工散热相对容易 故温度收缩应力较小 温控措施简单 可加快坝块上升速度 但模板用量大且复杂 尤以连拱坝为甚 砼标号较重力坝高 单方造价也高 施工导流 大头坝 平板坝可利用支墩间隔布置导流底孔或采用梳齿法施工 但遇到意外洪水而未完建之 坝体被迫过水时 存在坝体震动 基础冲刷 支墩侧向稳定等方面的问题 4 溢流特点 大头坝接近于宽缝重力坝 单宽流量可以较大 随基岩条件而定 如湖南柘溪单支墩大头坝 n 为 136 方 sec 平板顶也可以溢流 但因结构简单 单宽流量较大易引起坝身振动 连拱坝一般不溢流 连拱坝漫顶 1969 7 14 淮河上游发生大洪水 佛子岭水库溢洪道全部开启 仍不能泄走上游来水 将库水位 逼至 130 64m 超过坝顶 1 08m 时间长达 25 小时 15 分钟 测得坝顶最大位移 12 1mm 大坝安然无恙 5 钢筋用量 平板坝 连拱坝钢筋用量较多 达 30 40kg 方砼 大头坝不用钢筋 仅在大头局部和洞周边布置 2