【《某水库堆石混凝土重力坝的溢流坝段断面设计案例》4800字】

图5.35。图STYLEREF2\s5.3SEQ图\*ARABIC\s25溢流坝段荷载计算简图与挡水坝段的计算相同，溢流坝段下游滑出面与水平面夹角b的大小通过试算确定，初设b=15°，每增加5°进行一次深层抗滑稳定计算，从而找出最不利的滑裂面。根据前面5.2.3节中基本荷载组合的计算结果，可以得到作用于坝体全部荷载的水平分值W和垂直分值H，这里以水平滑裂面340m高程，b=15°时的计算结果为例，见REF_Ref70270920\h表5.39。表STYLEREF2\s5.3SEQ表\*ARABIC\s29作用于坝体的全部荷载计算成果表单位：kN上游静水压力下游静水压力浪压力泥沙压力坝体自重WH铅直水平铅直水平水平铅直正常蓄水位4591.115382.172.720.279.1682.8520.632005.63719016124设计洪水位4640.515613.7275.3129.179.1682.8520.632005.63743916230校核洪水位4728.816031.5334.4167.926.6682.8520.632005.63759416596REF_Ref71644486\h表5.310为扬压力计算表。表STYLEREF2\s5.3SEQ表\*ARABIC\s210溢流坝段滑裂面扬压力计算表U1（kN）U2（kN）U3（kN）正常蓄水位16981.864546.242295.31设计洪水位18214.928898.272894.324校核洪水位18610.5710041.413033.45因此可以得到滑裂面上的荷载分布情况（考虑下游河水作用在护坦上的水压力荷载），见REF_Ref70273062\h表5.311。表STYLEREF2\s5.3SEQ表\*ARABIC\s211溢流坝段滑裂面荷载计算成果（b=15°）单位：kNWHU1U2U3正常蓄水位37190.019596.516981.864546.242295.31设计洪水位37438.519725.618214.928898.272894.32校核洪水位37594.120139.518610.5710041.413033.45计算成果经计算，b=15°时，三种工况下滑裂面的安全系数分别为2.58、2.52和2.46。类似的，通过试算可以得到不同下游滑出面倾角b相对应的安全系数，见REF_Ref70281076\h表5.312。表STYLEREF2\s5.3SEQ表\*ARABIC\s212最不利滑裂面试算表b（°）安全系数K'正常蓄水设计洪水校核洪水153.493.463.38202.992.932.85252.712.632.56302.562.472.39352.492.382.30402.472.342.26452.502.362.27502.592.422.33552.742.542.45602.982.752.64很明显，溢流坝段的深层抗滑稳定不满足规范要求。对于340m高程的软弱夹层，最不利滑裂面下游滑出面BC的倾角b约为40°，相应正常蓄水、设计洪水和校核洪水三种工况下的安全系数分别为2.47、2.34和2.26。334m高程软弱夹层的抗滑稳定计算与上述计算过程相同，这里不再重复赘述，仅展示最终计算成果。溢流坝段深层抗滑稳定计算成果列于REF_Ref70282038\h表5.313。表STYLEREF2\s5.3SEQ表\*ARABIC\s213溢流坝段深层抗滑稳定计算成果表安全系数基本组合特殊组合（1）备注正常蓄水位情况设计洪水位情况校核洪水位情况K'=1\*ROMANI1.521.371.3b=40°=2\*ROMANII2.472.342.26b=37°[K']3.03.02.5注：软弱夹层=1\*ROMANI、=2\*ROMANII分别为340m和334m高程。由上表可知，溢流坝段深层抗滑稳定计算成果不满足规范要求，需采取相关措施。一般而言，可以通过大坝结构调整和坝基加固处理来提升抗滑安全性能。本设计在坝踵处设置齿墙以提高抗滑性能。为完全切断软弱夹层，直达完整基岩，回填混凝土底高程应在软弱结构面以下，最深的软弱夹层为334m高程，往下挖1.0m，齿墙深度为12m，底高程333m，齿槽部位与坝体整体浇筑，置换混凝土为C15堆石混凝土。图STYLEREF2\s5.3SEQ图\*ARABIC\s26坝溢流坝段坝基齿墙示意图根据工程经验，堆石混凝土的力学参数为f′=1.25，c′=1.75MPa，对基岩混凝土置换率进行敏感性分析，可以得到混凝土置换率为0.3，即齿墙底宽为16m时，溢流坝段深层抗滑稳定满足规范要求，考虑到坝基地质条件，为了安全起见，回填混凝土宜切断大部分软弱结构面，因此，齿墙底宽设为21m。坝基混凝土置换如REF_Ref70431707\h图5.36所示，处理后的溢流坝段深层抗滑稳定计算成果见REF_Ref70431659\h表5.314。表STYLEREF2\s5.3SEQ表\*ARABIC\s214溢流坝段深层抗滑稳定计算成果（处理后）安全系数基本组合特殊组合（1）备注正常蓄水位情况设计洪水位情况校核洪水位情况K'=1\*ROMANI3.973.843.73b=45°=2\*ROMANII4.234.134.01b=42°[K']3.03.02.5注：软弱夹层=1\*ROMANI、=2\*ROMANII分别为340m和334m高程。1.5稳定应力计算1.5.1坝体应力控制标准溢流坝段的应力控制标准与挡水坝段相同，参见5.2.5.1章节。1.5.2应力计算校核采取措施后的应力，计算剖面见REF_Ref71561823\h图5.37。图STYLEREF2\s5.3SEQ图\*ARABIC\s27溢流坝段应力计算剖面图上、下游坝基垂直应力溢流坝段该计算剖面的坝底宽度为53.69m，计算公式见5.2.5挡水坝段应力计算章节公式（5-15）、（5-16），这里不再重复赘述，REF_Ref70263071\h表5.315为溢流坝段坝基垂直应力计算成果。表STYLEREF2\s5.3SEQ表\*ARABIC\s215挡水坝段应力计算成果运行期规范标准施工期规范标准正常蓄水位设计洪水位校核洪水位坝踵铅直应力syu0.3170.3110.294不出现拉应力0.791/坝趾铅直应力syd0.7590.7600.776≤3.750.402≥-0.1注：（a）表中混凝土抗压强度取C15的规范建议值；（b）表中应力值压应力为正，拉应力为负。REF_Ref70263088\h表5.316为坝基岩体承载力复核结果。表STYLEREF2\s5.3SEQ表\*ARABIC\s216坝基岩体承载力计算成果表正常工况（坝趾）校核工况（坝趾）完建工况（坝踵）基岩允许承载能力铅直应力sy0.7590.7760.7911.8注：以坝址区III、Ⅳ类基岩中值复核，其中砂岩承载能力为3.5MPa，泥岩承载能力为1.8MPa。运行期和施工期坝踵、坝趾处的铅直应力均为压应力，远小于C15混凝土的抗压强度和基岩的容许承载力，满足设计要求。上、下游坝基主应力上、下游坝坡坡率m1、m2分别为0.5和0.7，上游坝面有泥沙淤积，需考虑泥沙压力，计算公式参见5.2.5.2章节中的公式（5-15），（5-16），计算结果见REF_Ref70264097\h表5.317。表STYLEREF2\s5.3SEQ表\*ARABIC\s217上、下游面主应力计算成果工况s1u（MPa）s1d（MPa）正常