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富川水电站拱坝应力与稳定设计计算研究

李远辉  
【摘要】:本文对富川水电站挡水建筑物的形式、坝址进行比选设计,最终选定挡水建筑物为双圆心单曲拱坝,其坝址位于新化村附近上游。坝体材料采用埋石混凝土。对枢纽总布置作了简要介绍,并对挡水建筑物的结构布置、基础处理作了详细阐述。拱坝结构应力分析是拱坝强度设计的重要组成部分,而地基变形模量对坝体应力状态影响较大,加上在设计中所提供的地勘资料中,给出的坝基变形模量往往为一个范围,很难给出一个具体值。在设计中,根据某一值选定一个具体体形,在该地基模量下是安全可靠的,但是随着拱坝的建设及运行,坝基变形模量也将发生改变。因此针对该拱坝体形,当坝基变形模量发生改变时,拱坝是否安全就值得探讨。本文运用拱梁分载法计算了多种弹模下该拱坝上下游面应力,发现当坝基弹模超过一定值时,拱坝会因为拉应力过大或压应力过大而发生破坏。鉴于拱梁分载法在计算中引入了一些结构力学的假定,不能较准确地考虑拱梁空间曲线的特性,如拱梁截面等效为矩形,伏格特公式的粗略计算等,会导致拱梁分载法计算结果不够精确,因此本文也采用线弹性有限元法对该拱坝进行应力分析,并将其结果与拱梁分载法计算结果比较,发现两种方法计算中最大主拉应力值相差较大,最大主压应力值基本一致。同时发现运用有限元法进行分析时,应力集中现象较明显、应力控制指标不明确、其结果会因为划分单元的多少而有差异。与拱梁分载法相比,虽然有限元法运用广泛,分析时能够考虑更多的因素,但是将其运用于拱坝分析还是有一定难度,代价也较高,因此对于小拱坝没必要采用有限元法。


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