專利名稱：：用于堆石壩的混凝土面板的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及土建，水利
技術(shù)領(lǐng)域：
，尤其是一種用于混凝土面板堆石壩的面板。
背景技術(shù)：
：堆石壩大壩斷面從上游到下游依次為混凝土面板、墊層料區(qū)、過渡料區(qū)、主堆石料區(qū)、下游堆石料區(qū)，其中混凝土面板作為主要的受力面和防水面，在施工中最為重要?，F(xiàn)在的混凝土面板為平板面板，當(dāng)面板整體受力時(shí)，面板受到水的擠壓或者碰撞力，面板會(huì)產(chǎn)生一個(gè)變形，從而大壩面板與周邊環(huán)境的連接縫即周邊縫因中部的變形而產(chǎn)生一個(gè)與周邊開裂的拉力，見圖9，因此，大壩的周邊縫容易開裂，導(dǎo)致滲漏、滑坡，直至壩體損壞。同時(shí)，構(gòu)成大壩面板的若干個(gè)單元板之間的接縫也是沿坡向的直線縫，在長(zhǎng)期的水的作用下，各單元板之間也容易產(chǎn)生沿坡向的錯(cuò)動(dòng)和張開，導(dǎo)致面板單元與面板單元之間的面板縫開裂，從而導(dǎo)致滲漏。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，而提供一種防止周邊縫開裂和面板縫錯(cuò)動(dòng)和張開，提高堆石壩使用安全的面板。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案一種用于堆石壩的混凝土面板，它由兩側(cè)肋板部分和設(shè)置在兩側(cè)肋板部分之間的主板部分組成，所述的主板部分和肋板部分分別由上、中、下三塊構(gòu)成，所述的主板部分、肋板部分以及構(gòu)成主板部分以及肋板部分的上、中、下三塊均是平板，所述的主板部分與肋板部分之間構(gòu)成弓形，所述的主板部分與第一側(cè)的肋板部分的夾角為412°，所述的主板部分與第二側(cè)的肋板部分的夾角為412°;所述的主板部分和肋板部分的上、中、下三塊之間構(gòu)成弓形，且上、中、下三塊之間的夾角為312。。所述的主板由多個(gè)面板單元組成，相鄰兩個(gè)面板單元之間的面板縫為折線，所述的肋板部分由多個(gè)面板單元組成，相鄰兩個(gè)面板單元之間的面板縫為折線。所述的面板單元可以根據(jù)需要分解為多個(gè)延縱向排列的六邊形板塊。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明堆石壩面板的有益效果是1、本發(fā)明面板由主板部分和肋板部分構(gòu)成，且主板部分和肋板部分之間形成一夾角，從而通過兩塊肋板部分將主板部分支撐，所以當(dāng)主板部分受到水的壓力時(shí)，主板部分的擠壓力將沿著兩塊肋板部分釋放，從而在肋板部分的周圍接觸巖體之間形成擠壓力，見圖10;同樣道理，每一部分(主板部分和肋板部分)上、中、下三塊的弓形設(shè)計(jì)，使三個(gè)"下"塊與地基之間也產(chǎn)生擠壓力；因此，面板與周圍接觸將更加緊密，而不會(huì)像現(xiàn)有平板面板那樣，因周邊縫產(chǎn)生拉力而開裂。所以本發(fā)明面板的周邊縫不會(huì)開裂，相反的，在水的長(zhǎng)期作用下，周邊縫會(huì)更加牢靠，因而也不會(huì)產(chǎn)生滲水現(xiàn)象。2、構(gòu)成面板的單元板之間的連接縫為折線，所以在單元板的上下錯(cuò)動(dòng)時(shí)，單元板之間還受到傾斜方向的擠壓力，阻止了單元板的上下錯(cuò)位，所以上下錯(cuò)位的可能性明顯降低。另外，肋板部分的面板單元之間受周圍接觸巖體擠壓力(平板設(shè)計(jì)時(shí)為拉力)，阻止了單元板之間的張開，所以，面板縫開裂的可能性也明顯減小。3、構(gòu)成本發(fā)明的面板單元可以由多個(gè)六邊形板塊組成，板塊與板塊之間的非矩形連接面，在相互作用時(shí)相互牽引，不易產(chǎn)生相對(duì)的位移，所以大壩面板結(jié)構(gòu)牢靠、結(jié)實(shí)，使用壽命長(zhǎng)。圖1是本發(fā)明面板的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明面板的改進(jìn)結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為本發(fā)明面板壩壩體標(biāo)準(zhǔn)橫斷面圖。圖4為本發(fā)明面板壩面板頂部平面圖。圖5構(gòu)成面板單元的小板塊的尺寸標(biāo)示圖。圖6面板有限元網(wǎng)格劃分及橫斷面位置圖。圖7是本發(fā)明面板應(yīng)力等值線圖。其中7(a)坡向應(yīng)力等值線圖，7(b)為軸向應(yīng)力等值線圖。圖8是平板型面板的應(yīng)力等值線圖。其中8(a)坡向應(yīng)力等值線圖，8(b)為軸向應(yīng)力等值線圖。圖9為平板型面板的受力分析圖。其中虛線為變形曲線。圖io是本發(fā)明面板的受力分析圖。其中虛線為變形曲線。具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作詳細(xì)說(shuō)明下面以達(dá)開電站為例，將達(dá)開電站的混凝土面板為設(shè)計(jì)成三塊平面板，且三塊平面板成弓形。該弓形由中間的主板部分l和兩邊的肋板部分2組成，如果從受力合理角度分析，圓弧或者橢圓弧型的結(jié)構(gòu)受力最合理，并考慮到施工的需要，將主板部分1和肋板部分2設(shè)計(jì)成平面型，示意圖見圖l，它由兩側(cè)肋板部分2和設(shè)置在兩側(cè)肋板部分2之間的主板部分1組成，而每一部分(主板部分和肋板部分)又分上3、中4、下5三塊，每一塊均是平板，相互之間構(gòu)成弓形；主板部分l與兩側(cè)的肋板部分2的夾角分別為412。，且主板部分1與兩側(cè)肋板2的夾角可以不一致，比如，主板部分1與第一側(cè)肋板的夾角可以是4°，而與另一側(cè)肋板的夾角可以是7。；主板部分1和肋板部分2的上3、中4、下5三塊之間的夾角也為312°，同樣也可以不一致。對(duì)于達(dá)開電站，本發(fā)明混凝土面板壩面板采用上下游坡度較緩的形式，壩體標(biāo)準(zhǔn)橫斷面見圖3。大壩壩頂高程為1595.0m，壩頂寬度8.0ra，從開挖后趾板建基面起算，最大壩高為33.0m，從壩軸線建基面起算，最大壩高為25.0m。大壩上游壩坡為由坡率為1:1.90、1:1.70和l:1.50的三個(gè)壩坡組成。其中坡率為1:1.90的壩坡水平長(zhǎng)度為19.00m，坡率為1:1.70的壩坡水平長(zhǎng)度為17.OOm，坡率為1:1.50的壩坡最大水平長(zhǎng)度為16.50m。，下游壩坡為1:1.50。大壩斷面從上游到下游依次為混凝土面板、墊層料區(qū)、過渡料區(qū)、主堆石料區(qū)、下游堆石料區(qū)?；炷撩姘宀捎玫群穸?，厚度0.30m，；墊層料區(qū)為等水平寬度，寬度2.0m;過渡料區(qū)為等水平寬度，寬度3.0m;主堆石料區(qū)與下游堆石料區(qū)分界坡比為1:0.2?；炷林喊逯糜跀嚢铇俄敳浚穸葹?.6m，最大水平寬度6.0m。從橫斷面圖上只能看出沿坡向的弓形變化，沿壩軸向的折線變化見面板頂部平面圖4，兩側(cè)肋板部分的程度分別是32m和36m(壩頂總長(zhǎng)152m)，折角為6°，以盡量減小對(duì)施工帶來(lái)的麻煩。平板型面板面板縫沿坡向是直上直下，容易使面板之間產(chǎn)生錯(cuò)動(dòng)，為了解決這個(gè)問題，本發(fā)明面板的主板部分1以及肋板部分2采用多個(gè)面板單元11拼接而成，在面板單元11之間的形成面板縫12，面板單元11也可以設(shè)計(jì)成多塊六邊形組成的形狀，如圖2，圖中實(shí)線為面板縫12的形狀，虛線僅是為了便于區(qū)分小板塊而畫在示意圖上，如果實(shí)際當(dāng)中需要有面板橫縫，只要將相鄰的上下兩行虛線作縫即可。通過圖2能夠看出面板縫變成了"犬牙交錯(cuò)"形式。由于現(xiàn)在的混凝土面板壩都采用滑模施工，而滑模的寬度大多是12米寬，所以，在達(dá)開電站面板的設(shè)計(jì)中，對(duì)于面板中間六邊形的尺寸采用￡1=13米，￡2=11米，對(duì)于//根據(jù)實(shí)際情況在8米到13米之間取(Zl，￡2，//見圖5)，對(duì)于處于邊緣的小板塊也根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行相應(yīng)的尺寸變化；面板縫的最上端和最下端(前后緣接縫)的走向是沿坡向，其中前后緣設(shè)計(jì)寬度8米，之所以將前后緣接縫設(shè)計(jì)成坡向走向，主要是基于便于施工以及面板主要承擔(dān)的重力的考慮。與平板型混凝土面板堆石壩一樣，本發(fā)明面板壩將三維有限元計(jì)算范圍將基巖與壩體或軟弱土地基的界面作為邊界。根據(jù)河谷情況，沿壩軸向截取17個(gè)斷面，根據(jù)地基及壩體施工安排沿壩高方向分21層。面板網(wǎng)格剖分及有限元斷面位置見圖6，混凝土面板與墊層之間設(shè)置Goodman接觸單元。混凝土面板縫、周邊縫設(shè)置接縫連接單元。總共剖分出3792個(gè)單元，4153個(gè)結(jié)點(diǎn)。其中面板單元121個(gè)，面板縫單元110個(gè)，周邊縫單元16個(gè)。有限元計(jì)算時(shí)壩體及地基采用工程上較成熟的鄧肯-張模型，材料參數(shù)均見表1。整個(gè)計(jì)算模擬過程也與平板型面板壩壩類似。結(jié)果按竣工期與正常蓄水位工況整理。大壩結(jié)構(gòu)應(yīng)力位移最大值見表2，為了便于比較表中同時(shí)列出了平板型大壩的相應(yīng)應(yīng)力位移最大值，面板應(yīng)力等值線圖見圖8。表1達(dá)開堆石壩材料E-ix模型參數(shù)<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>三維非線性有限元計(jì)算結(jié)果及分析表2本發(fā)明面板和平板型面板壩結(jié)構(gòu)應(yīng)力位移最大值<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>由于地基相對(duì)柔弱，所以，蓄水后，平板型面板底部局部區(qū)域和右岸出現(xiàn)了較大拉應(yīng)力區(qū)，坡向和軸向最大拉應(yīng)力值分別為1290kPa和796kPa，如圖8所示，而本發(fā)明面板雖然也產(chǎn)生了拉應(yīng)力區(qū)，但相對(duì)于平板型卻明顯減少，坡向和軸向最大拉應(yīng)力值也分別減少為957kPa和605kPa，如圖7所示，這說(shuō)明本發(fā)明面板能夠明顯減小拉應(yīng)力，從而有利于大壩安全。通過表2可以看出，壩型的改變幾乎不影響壩體及地基位移、應(yīng)力。兩種壩型混凝土面板變形數(shù)值都在常規(guī)范圍內(nèi)，比較而言，本發(fā)明面板的變形小于平板型面板，即本發(fā)明面板能夠減小變形；兩種壩型面板縫與周邊縫三個(gè)方向的位移不大，就張開變形而言，本發(fā)明面板更有利于減小張開縫的大小；由于本發(fā)明面板縫是"犬牙交錯(cuò)"式的，通過比較能夠發(fā)現(xiàn)沿縫長(zhǎng)方向的錯(cuò)動(dòng)明顯小于平板型面板。可見，本發(fā)明面板設(shè)計(jì)可以有效減小面板縫與周邊縫的變形，其受力分析圖見圖10。總之，通過三維有限元法數(shù)值計(jì)算表明采用本發(fā)明面板可以有效地減小面板坡向和軸向的拉應(yīng)力，同時(shí)面板縫和周邊縫的張開變形也都減小。它說(shuō)明本發(fā)明面板設(shè)計(jì)達(dá)到了預(yù)期目的。權(quán)利要求1、一種用于混凝土面板堆石壩的混凝土面板，其特征在于它由兩側(cè)肋板部分(2)和設(shè)置在兩側(cè)肋板部分(2)之間的主板部分(1)組成，所述的主板部分(1)和肋板部分(2)分別由上(3)、中(4)、下(5)三塊構(gòu)成，所述的主板部分(1)、肋板部分(2)以及構(gòu)成主板部分(1)以及肋板部分(2)的上(3)、中(4)、下(5)三塊均是平板，所述的主板部分(1)與肋板部分(2)之間構(gòu)成弓形，所述的主板部分(1)與第一側(cè)的肋板部分的夾角為4～12°，所述的主板部分(1)與第二側(cè)的肋板部分的夾角為4～12°；所述的主板部分(1)和肋板部分(2)的上、中、下三塊之間構(gòu)成弓形，且上、中、下三塊之間的夾角為3～12°。2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于堆石壩的混凝土面板，其特征在于所述的主板部分(l)由多個(gè)面板單元(11)組成，相鄰兩個(gè)面板單元(11)之間的面板縫(12)為折線，所述的肋板部分(2)由多個(gè)面板單元(11)組成，相鄰兩個(gè)面板單元(11)之間的面板縫(12)為折線。3、根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于堆石壩的混凝土面板，其特征在于:所述的面板單元(ll)由多個(gè)六邊形板塊延縱向排列而成。全文摘要本發(fā)明公開了一種用于混凝土面板堆石壩的混凝土面板，它由兩側(cè)肋板部分和設(shè)置在兩側(cè)肋板部分之間的主板部分組成，主、肋板部分分別由上、中、下三塊構(gòu)成且均是平板，主板部分與肋板部分之間構(gòu)成弓形，主板部分與兩側(cè)的肋板部分的夾角為4～12°(兩側(cè)夾角可不一樣)；主板部分和肋板部分的上、中、下三塊也構(gòu)成弓形，相互之間的夾角為3～12°；本發(fā)明構(gòu)成主、肋板部分的面板單元之間的面板縫為折線型。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明面板在肋板部分與周圍接觸巖體之間形成擠壓力，所以周邊縫不會(huì)開裂；本發(fā)明面板單元之間相互咬合，所以面板縫不易錯(cuò)動(dòng)；因此，在水的長(zhǎng)期作用下，周邊縫和面板縫更加牢靠，也不易產(chǎn)生滲水現(xiàn)象。文檔編號(hào)E02B7/06GK101446081SQ20081023537公開日2009年6月3日申請(qǐng)日期2008年12月3日優(yōu)先權(quán)日2008年12月3日發(fā)明者殷德順,王保田,郭興文申請(qǐng)人:河海大學(xué)