【《某混凝土面板堆石坝趾板设计计算案例》2500字】

XIII某混凝土面板堆石坝趾板设计计算案例目录TOC\o"1-3"\h\u14490某混凝土面板堆石坝趾板设计计算案例 1128691.1趾板基线的确定 1193081.2趾板尺寸设计 1148321.3趾板配筋设计 369591.4趾板稳定分析 41.1趾板基线的确定趾板基线是面板底面线与趾板底面的交点，是趾板设计、施工是控制点，趾板基线在空间上呈一系列的连接线段，折线转角应根据地形、地质条件确定，以最大限度地保证每段趾板都布置在地质条件较好、工程量较小和施工方便的岸坡上。具体趾板基线布置如图6-13。图6-13趾板X线的拟定1.2趾板尺寸设计趾板尺寸一般应满足三种要求：必须满足坝基渗流控制和止水系统可靠的要求，并结合地基处理措施确定；必须满足填筑坝体与坝基之间的变形协调的要求；应满足施工方便的要求。同时趾板的宽度可根据趾板下基岩的容许水力梯度和地基处理措施确定。趾板横剖面上面板迎水面与水平线的夹角是一个空间角度，可通过下式进行计算：（6-22）式中：、—BC段趾板两端点的高程（见图1.12）；—趾板BC段在坝轴线方向上的投影长度；—面板垂直于坝轴线方向上的设计坡度，即堆石体上游坡度；由于要满足滑模施工的要求，将滑模息止长度（斜长段）设置为1m。趾板厚度为满足自身稳定和起到灌浆盖板的作用，在考虑温度应力和施工的要求下，将趾板厚度定为与面板同厚为0.4m。由于局部超挖或地形不平整等原因，可能使趾板有较大的厚度，此时可以分两次浇筑，先将超挖部分填平，再在其上浇筑正式的趾板。由此就可定出各分段趾板的尺寸，具体分段和趾板尺寸如下表6-8、6-9：表6-8趾板分段表分段迎水面与水平线的夹角°开挖高程（m）坝轴线方向投影长度（m）实际长度（m）AB25.78272.5254.5922.4731.98BC30.17254.5923931.1842.86CD35.2723922745.8648.79DE37.5922722732.0732.07EF24.0822724622.2238.00FG33.1224626549.7758.38GH29.76265271.621.1229.10表6-9趾板尺寸表分段趾板底高程范围（m）最大水头（m）趾板宽（m）斜长段（m）趾板厚（m）AB272.5254.5923.1430.840.4BC254.5923939.6441.440.4CD23922751.6441.150.4DE22722751.6441.030.4EF22724651.64410.4FG24626532.6441.260.4GH265271.613.6431.470.4趾板的具体形式和尺寸见图6-14。图1.14趾板型式及尺寸图1.3趾板配筋设计规范《SL228—2013》中提到，对趾板进行配筋的目的是为了限制裂缝的发生，消除由收缩及温度应力所引起的较宽对耐久性有害的裂缝。建造在基岩上的趾板仅需要在表面配筋，由于本设计的趾板布置于新开挖的基岩上，因此对趾板表层进行单层双向配筋，配筋率为0.3%，保护层厚度取10cm，钢筋采用HRB335热轧钢筋，混凝土采用C25W12F100。横向钢筋选用B25@100（实际As=4909mm2，配筋率ρ=0.306%~0.343%），纵向钢筋选用6B18（实际As=1527mm2，配筋率ρ=0.38%）配筋图见图6-15。为使趾板混凝土与基岩有很好的粘结，也避免灌浆时浆液对趾板形成显著压力，本工程在趾板地基处设置锚筋，采用直径30mm的砂浆锚杆，间距1.5m，长3m，用90°弯钩与趾板表面配筋相连，布置两排。由于左岸240m高程和右岸235m附近为强弱风化岩石的分界处，为避免在水库水压力的作用下趾板与地基之间沉降不均，在左岸240m和235m附近加密锚杆至间距0.6m。同时本工程混凝土趾板不设伸缩缝，施工时设置临时宽槽，浇筑后回填。图6-15趾板配筋图1.4趾板稳定分析规范《SL228—2013》中提到，趾板一般可不进行稳定计算和应力分析，趾板厚度超过2m或采用趾墙时，类似于混凝土挡墙，需进行稳定计算和应力分析。稳定计算可以采用刚体极限平衡法，且计算时不必计算锚筋的作用以及与面板之间的传力，堆石压力只考虑主动土压力。应力分析可采用材料力学法。本设计中大部分趾板都等厚，仅在右岸河床边冲沟处需要建设高趾墙，因此本设计中仅对高趾墙进行稳定分析和应力计算，计算要求参考的是《SL319—2018混凝土重力坝设计规范》。由地形图可知，在河床右岸存在冲沟和阶地，此处高程变化剧烈，因此需要修建趾墙来满足趾板的建筑需求，由地质资料可知，河床部位存在1~1.5m的砂卵石以及漂石，冲沟处存在1~6m的积壤土和碎块石土，因此在本设计中，在挖除趾板处的积壤土和碎块石土后，先浇筑混凝土回填冲沟，后再浇筑趾墙，扣除河床清基的深度2m。因此趾墙后最大的堆石厚度确定为8.5m（偏大，偏保守）。图6-16高趾墙布置图通过计算，可计算得到荷载如下表6-10，在空库状态下，土压力荷载为主动土压力荷载，在正常蓄水位和校核洪水位中，土压力按静止土压力计算。表6-10趾墙荷载表荷载组合主要工况荷载（kN）自重静水压力扬压力土压力基本组合正常1111.64020.9900.23660.83特殊组合校核1111.64222.9977.63660.83空库1111.6001842.17趾板强度验算采用的是材料力学法，根据前文公式6-20进行计算，计算成果如下：正常蓄水位：受压区最大应力=1467.7kPa<11.7MPa（C25混凝土受压强度设计值）受拉区最大应力=561.1kPa<1.78MPa（C25混凝土受拉强度设计值）因此满足强度要求。校核洪水位：受压区最大应力=1579.2kPa<11.7MPa（C25混凝土受压强度设计值）受拉区最大应力=655.9kPa<1.78MPa（C25混凝土受拉强度设计值）因此满足强度要求。空库:受压区最大应力=595.91kPa<11.7MPa（C25混凝土受压强度设计值）受拉区最大应力=268.4kPa<1.78MPa（C25混凝土受拉强度设计值）满足强度要求。从上述结果中可以看出，受压和受拉强度一般都小于趾墙混凝土的强度设计值，但是一般来说在混凝土坝在设计时是不允许出现拉应力的，但是由于在本设计中，趾墙趾板要用锚筋锚定在基岩上，由于锚筋的存在可以抵抗混凝土的拉应力，因此在此可以视为混凝土趾墙满足强度要求。稳定计算：稳定计算采用的是刚体极限平衡法，使用的是抗剪强度计算公式6-21，其中摩擦系数f的取值是一个问题，由于本设计中在趾墙的位置恰好位于河床右侧的冲沟附近，而冲沟在地基处理时进行开挖并用混凝土回填，因此此处的趾墙是浇筑在第一次浇筑的混凝土上，因此混凝土之间的摩擦系数f需要进行确定，但在《混凝土设计规范》中，提到水平施工缝处的竖向钢筋配置数量需满足受剪要求。根据剪力墙水平缝剪摩擦理论以及对剪力墙施工缝滑移问题的试验研究，并参照国外有关规范的要求提出本条的要求。并未给出相应的摩擦系数值，但规范中提到国外有关规范，本设计查阅美国混凝土设计规范ACI318，摩擦系数f的取值可以是：1.4——整体一次现浇的混凝土1.0——表面打毛后浇筑的混凝土施工缝（粗糙程度不得低于四分之一英寸）0.6——表面未打毛的混凝土施工缝0.7