第二章 重力坝教案(6)

● 水平截面上的正应力。因为假定ζy按直线分布，所以可按偏心受压公式计算上、下游边缘应力ζyu 和ζyd。

W6M?yu????2BBW6M?yd????2BB （kPa）

（kPa）

式中 ΣＷ ——作用于计算截面以上全部荷载的铅直分力的总和，（kN）；

ΣＭ ——作用于计算截面以上全部荷载对截面垂直水流流向形心轴O的力矩总和，（kN-ｍ）；

Ｂ——计算截面的长度，（ｍ）。

● 剪应力 图示讲解：

边缘应力计算图

取上游坝面的微分体，根据平衡条件ΣＦy=0，则pudx-δyudx -ηudy=0，dx/dy=n

26

得 ηu=（pu -ζyu）n (kPa) 式中 pu——上游面水压力强度，kPa； n——上游坝坡坡率，n =tgθu 。

同样，取下游坝面的微分体，根据平衡条件ΣＦy=0，可以解出 ηd=（ζyu –pd）m (kPa) 式中 pd——下游面水压力强度，(kPa)； m——下游坝坡坡率，m =tgθd 。 ● 水平正应力

已知ηu和ηd 以后,可以根据平衡条件，求得上下游边缘的水平正应力ζxu 和ζxd。

ζxu = pu -ηu n (kPa) ζxd = pd +ηd m (kPa) ● 主应力。 图示讲解：

图2-19 坝内应力计算微分体

由上游坝面微分体，根据平衡条件ΣＦy = 0，

27

则 Pusin2θudx+ζ1ucos2θudx-ζyudx = 0

?1u??yusin2?udx?Pucos2?udxcos2?udxdx??yusec2?u?Putg2?u

?(1?tg2?u)?yu?Putg2?u

得 ζ1u =（1+n2）ζyu-pun2 (kPa) 同样，由下游坝面微分体可以解出

ζ1d =（1+m2）ζyd - pdm2 (kPa) 坝面水压力强度也是主应力 ζ2u=pu （kPa） ζ2u=pd （kPa）

当上游坝面倾向上游（坡率n＞0）时，即使ζyu≥0，只要ζyu＜Pusin2θu ，则ζ1u ＜0，即ζ1u为拉应力。θu愈大，主拉应力也愈大。因此，重力坝上游坡角θu不宜太大，岩基上的重力坝常把上游面做成铅直的（n=0），或小坡率（n ＜0.2＝的折坡坝面。

3.内部应力计算（不计入扬压力）

应用偏心受压公式求出坝体水平截面上的ζy以后，便可利用平衡条件求出截面上内部各点的应力分量η和ζx。

4.考虑扬压力时的应力计算

当需要考虑扬压力时，可将计算截面上的扬压力作为外荷载对待。 ● 求边缘应力 ● 求坝内应力

三．坝体和坝基的应力控制

当采用材料力学法计算坝体应力时，其应力值应满足DL5108－1999《混凝土重力坝设计规范》规定的强度指标。混凝土重力坝应按承载能力极限状态验算坝趾和坝体选定截面下游端点的抗压强度，按正常使用极限状态验算

28

满库时的坝体上游面拉应力和空库时的下游面拉应力，对于高坝，宜采用有限元法进行计算并用模型试验成果予以验证。

1.承载能力极限状态设计 承载能力极限状态通用表达式为

1γ0ψS（Fd，ak）≤?dR（fd，ak） 式中 S（· ）——作用效应函数； R（·）——抗力函数；

γ0——结构重要性系数；（重要结构1.1，一般结构1.0，次要结构0.9） ψ——设计状况系数（持久状况1.0；短暂状况0.95；偶然状况0.85） Fd——作用的设计值；（作用标准值乘分项系数） ak——几何参数；（结构构件几何参数的标准值） fd——材料性能的设计值； γd——结构系数。 ● 坝趾抗压强度极限状态

重力坝正常运行时,下游坝址发生最大主压应力,故抗压强度承载能力极限状态作用效应函数：

?WR?MRTR2?)(1?m2)AJRRS（·）=

(抗压强度极限状态抗力函数

R(·)=fc 或 R(·)=fR ● 坝体选定截面下游的抗压强度承载能力极限状态 作用效应函数

S(?)?(

?WC?MCTC2?)(1?m2)ACJC

29

抗压强度极限状态抗力函数 R（·）=fc

式中 ΣMR、ΣMC——全部法向作用分别对坝基面、计算截面形心的力矩之和，KN·M，逆时针方向为正；

AR、AC——分别为坝基面面积、计算截面面积，m2；

TR、TC——分别为坝基面、计算截面形心轴到下游面的距离； JR、JC——坝基面、计算截面分别对形心轴的惯性矩； m2——坝体下游坡度；

fc——坝基面混凝土抗压强度KPa； fR——基岩抗压强度KPa； 2.正常使用极限状态计算

● 坝踵不出现拉应力，计入扬压力后，计算式：

S(?)??WR?MRTR'??0ARJR

核算坝踵应力时，应分别考虑，短期组合和长期组合。

● 坝体上游面的垂直应力不出现拉应力，计入扬压力后，计算公式为：

S(?)??Wc?McTc'??0AcJc

其中：ΣWR、ΣWc分别为坝基面，坝体截面以上法向作用之和（方向以向下为正）；

ΣMR、ΣMc、分别为坝基面，坝体截面上全部作用对截面形心力矩之和（以逆时针为正）；

AR、AC、JR、JC、TR’、TC’分别为坝基面和坝体截面的面积、惯性矩、截面形心轴至上游边缘之矩。

核算坝体上游面的垂直应力应采用长期组合进行计算。正常使用极限状态计算中，作用效应函数中的作用均以作用的标准值或代表值。

30

百度搜索“77cn”或“免费范文网”即可找到本站免费阅读全部范文。收藏本站方便下次阅读，免费范文网，提供经典小说综合文库第二章 重力坝教案(6)在线全文阅读。