拱壩地形缺陷加固結(jié)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種水利水電工程結(jié)構(gòu)，尤其是一種拱壩地形缺陷加固結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]拱壩為高次超靜定結(jié)構(gòu)，如建基面有地形埡口等地形缺陷，將惡化拱壩受力，可能使拱壩出現(xiàn)開裂，嚴重的可能導(dǎo)致拱壩整體失穩(wěn)而出現(xiàn)毀滅性的破壞。因此，一般要求拱壩建基面平順，避開埡口等地形缺陷。有時由于拱壩布置條件的局限，無法避免這樣的情況出現(xiàn)，一般做法是在地形缺失處設(shè)置重力墩或推力墩，形成人工地基，最大限度的消除地形缺陷，改善拱壩受力條件。
[0003]但有些時候由于客觀條件的限制，無法布置重力墩或推力墩，或布置重力墩或推力墩將大大增加開挖工程量和混凝土工程量，增加邊坡高度或者施工困難。例如下面的例子:拱壩壩頂高程1885m，建基面在約1830m高程以上出現(xiàn)地形埡口，地形缺失出現(xiàn)在約1830m-壩頂高程1885m。因此，如果在該部位布置推力墩，推力墩高度至少也有55m，那樣的話需要開挖推力墩基礎(chǔ)，由于該部位邊坡坡度較陡，為80度至90度，壩頂以上還有1000多米高邊坡，開挖推力墩基礎(chǔ)將大大增加拱壩壩肩開挖邊坡高度，該拱壩由于壩高305m，為世界第一高壩，邊坡高陡，壩肩開挖邊坡高度本來就為高達500m級高邊坡，如果在此基礎(chǔ)上再開挖推力墩基礎(chǔ)，邊坡高度將急劇加大；同時，該邊坡順層擠壓帶及綠片巖發(fā)育，邊坡穩(wěn)定性極差，開挖推力墩基礎(chǔ)將增加邊坡穩(wěn)定風(fēng)險并增加巨大的支護工程量。傳統(tǒng)的推力墩在拱壩較高、邊坡高陡及邊坡穩(wěn)定性較差的情況下采用時，將極大地增加開挖支護工程量，加長工期，增加工程風(fēng)險。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種優(yōu)化拱壩受力的拱壩地形缺陷加固結(jié)構(gòu)。
[0005]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的拱壩地形缺陷加固結(jié)構(gòu)，包括拱壩、建基面巖體、建基面插筋和下游混凝土加固貼腳，所述拱壩的端部與建基面巖體結(jié)合，所述下游混凝土加固貼腳沿拱壩端部的邊緣在建基面巖體上延伸，所述下游混凝土加固貼腳位于拱壩的下游側(cè)，所述下游混凝土加固貼腳通過建基面插筋與建基面巖體相互結(jié)合。
[0006]進一步的是，所述拱壩和下游混凝土加固貼腳為一體化結(jié)構(gòu)。
[0007]進一步的是，所述建基面巖體和下游混凝土加固貼腳之間設(shè)置有接觸灌漿層。
[0008]進一步的是，下游混凝土加固貼腳的施工縫分縫與拱壩施工縫分縫一致。
[0009]進一步的是，所述下游混凝土加固貼腳布置在建基面巖體的地形缺陷處。
[0010]進一步的是，所述下游混凝土加固貼腳為臺階狀。
[0011]本發(fā)明的有益效果是:本工程結(jié)構(gòu)采用了加大的下游混凝土加固貼腳，加大的下游混凝土加固貼腳能夠有效改善有地形缺陷的拱壩受力條件。加大的下游混凝土加固貼腳通過建基面插筋與建基面巖體相互結(jié)合，使得加大的混凝土貼腳能夠穩(wěn)固的連接在建基面巖體上。拱壩和加大的下游混凝土加固貼腳為一體化結(jié)構(gòu)，可以使得兩者的力傳遞一體化，從而使得拱壩受力達到最優(yōu)的狀態(tài)。建基面巖體和加大的下游混凝土加固貼腳之間設(shè)置有接觸灌漿層，接觸灌漿層可以使建基面巖體和下游混凝土加固貼腳之間結(jié)合更加緊密。
【附圖說明】
[0012]圖1是本發(fā)明的平面布置示意圖；
[0013]圖2是圖1的Kl-Kl線剖面；
[0014]圖3是圖1的K2-K2線剖面；
[0015]圖中零部件、部位及編號:拱壩1、下游混凝土加固貼腳2、拱壩基本體形邊界3、建基面插筋4、常規(guī)貼腳5、拱壩建基面6、下游混凝土加固貼腳頂部邊界7。
【具體實施方式】
[0016]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步說明。
[0017]如圖1所示，本發(fā)明包括拱壩1、建基面巖體、建基面插筋4和下游混凝土加固貼腳2，所述拱壩I與建基面巖體結(jié)合，所述下游混凝土加固貼腳2沿拱壩I端部的邊緣在建基面巖體上延伸，所述下游混凝土加固貼腳2位于拱壩I的下游側(cè)，所述下游混凝土加固貼腳2通過建基面插筋4與建基面巖體相互結(jié)合。在施工時，首先在建基面結(jié)合邊坡支護錨桿布置建基面插筋4，將建基面插筋4沿建基面巖體均勻布設(shè)，如圖1所示，建基面插筋4外露建基面50cm，使加固貼腳的混凝土與基巖能較好的結(jié)合。加固貼腳的規(guī)模根據(jù)地形條件布置，下游混凝土加固貼腳2的混凝土與拱壩I的混凝土采用同等強度。
[0018]如圖2所示，本結(jié)構(gòu)的下游混凝土加固貼腳2相對于傳統(tǒng)的常規(guī)貼腳5覆蓋范圍更寬廣，可以有效的填充地形埡口等地形缺陷，其效果如圖3所示；傳統(tǒng)的常規(guī)貼腳5僅進行混凝土填充，其作用為填充拱壩I與開挖邊坡，其沒有插筋，不具備加固功能。下游混凝土加固貼腳2通過建基面插筋4與建基面結(jié)合連接，其穩(wěn)固性好，可以有效分擔拱壩I的受力。
[0019]下游交通布置方面，下游混凝土加固貼腳2應(yīng)與常規(guī)貼腳5統(tǒng)一考慮，進行拱壩下游交通的整體布置
[0020]為有效改善拱壩受力，下游混凝土加固貼腳2與拱壩I基本體形混凝土進行整體澆筑。所述拱壩I和下游混凝土加固貼腳2為一體化結(jié)構(gòu)。
[0021]具體的，所述建基面巖體和下游混凝土加固貼腳2之間設(shè)置有接觸灌漿層。為有效改善拱壩I受力，加大的下游混凝土加固貼腳2與拱壩I基本體形混凝土進行整體澆筑，下游混凝土加固貼腳2的施工縫分縫與拱壩施工縫分縫一致，下游混凝土加固貼腳2與建基面巖體間進行接觸灌漿，以使下游混凝土加固貼腳2與拱壩建基面6能較好的結(jié)合，其接觸灌漿可以拱壩接觸灌漿同步進行。
[0022]實施例
[0023]本例中的加固貼角與上文中的下游混凝土加固貼腳2具有相同的結(jié)構(gòu)，為了區(qū)別方案，在本例中采用了不同的名稱。
[0024]在某水利水電工程中，拱壩建基面在右岸1830m高程以上地形有一個埡口，1830m高程以上地形出現(xiàn)突擴，拱壩弦長突增，導(dǎo)致1830m高程以上拱壩剛度突然減小，柔度加大，由于該部位的地形突變，拱壩應(yīng)力分布出現(xiàn)了高應(yīng)力集中區(qū)及高梯度應(yīng)力區(qū)，惡化了拱壩受力條件，可能造成該部位壩體開裂。
[0025]方案擬定
[0026]右岸1830m高程以上地形突擴，壩體在該處以上剛度降低較大，為增加壩體上部剛度，擬定在右岸上部加大加固貼角的方式增大1830m高程以上的的壩體剛度，改善壩體受力條件，擬定方案如下圖所示。大加固貼角措施包括3個方案:
[0027]方案1:在25壩段、26壩段下游加大加固貼角，即在下游約El.1850m高程以下為常規(guī)加固貼角，從1850m高程開始到壩頂高程1885m，擴大下游加固貼角的斷面，貼附25壩段、26壩段；
[0028]方案2:在24壩段、25壩段、26壩段下游加大加固貼角，從約1830m高程開始到壩頂高程1885m，擴大下游加固貼角的斷面，貼附24壩段、25壩段、26壩段；
[0029]方案3:在24壩段、25壩段、26壩段上、下游上游均加大加固貼角，即上游大加固貼角+下游大加固貼角。
[0030]分析方法及工況
[0031](I)計算方案
[0032]針對右壩肩建基面中上部1830m高程地形突變，為了增加頂拱右拱端附近的剛度，擬定以下幾個右岸上部高程加固貼角方案，并進行了計算對比。
[0033]方案1:下游大加固貼角，加固貼角在壩頂高程貼附25壩段、26壩段；
[0034]方案2:下游大加固貼角，加固貼角在壩頂高程貼附24壩段、25壩段、26壩段；
[0035]方案3:上游大加固貼角+下游大加固貼角。
[0036](2)三維有限元模型
[0037]采用三維有限元法對上述初擬方案進行線彈性及非線性分析，主要使用了 ABAQUS和FLAC3D程序，線彈性計算采用ABAQUS程序，非線性計算則采用FLAC3D程序。
[0038]三維有限元模型模擬范圍為上游大于1.5倍壩高，下游大于等于3倍壩高，左右兩岸大于2倍壩高，壩基深度大于I倍壩高，壩頂高程以上模擬75m山體。并對各主要斷層和巖脈進行了模擬。
[0039](3)計算荷載及工況
[0040]計算考慮了正常蓄水、1.5?9.0倍水載超載等工況，荷載包括地應(yīng)力、壩體自重、水載、泥沙荷載、溫度荷載和滲流荷載。
[0041 ] 計算成果及分析
[0042]一、線彈性分析
[0043]I)位移分析
[0044]右岸上部加固貼角位移計算表明:
[0045](I)總體而言，各方案的壩體位移分布規(guī)律基本相同，量值上差別也不是很大。只有在El.1830m?El.1850m地形突變處右拱端位移有一些差別。
[0046](2)各方案位移分布特點如下:
[0047]①右拱端:順河向位移方案I和方案2相差不大，差值在0.2mm左右；方案3和方案2差值在0.5mm左右，最大差值在El.1850m高程，橫河向位移分布類似；
[0048]②拱冠梁:各方案略的順河向位移差值依次相差0.85mm左右，橫河向位移差值在0.3mm左右。方案3位移略小，方案I位移略大；
[0049]③左拱端:各方案相差很小，差值在0.0lmm左右。
[0050]2)應(yīng)力分析
[0051]①壩體應(yīng)力
[0052]右岸上部加固貼角應(yīng)力計算表明:
[0053]上下游壩面左拱端和拱冠梁主應(yīng)力:各方案的量值相差很小。但是方案3的上游加固貼角部位的壩面的拉應(yīng)力區(qū)較大，具體如下:
[0054]上游壩面右拱端主拉應(yīng)力??方案I和方案2相差不大。在1730m高程以上部位，除了壩頂高程外，方案3比方案I和方案2主拉應(yīng)力略有增大，增大約0.3MPa左右。