一种不对称拱坝传力结构的设计方法技术

本发明专利技术提供了一种不对称拱坝传力结构的设计方法，基于拱坝中下部若干代表高程的半弦长得到对称拱坝拱推力影响区域系数F

【技术实现步骤摘要】
一种不对称拱坝传力结构的设计方法


[0001]本专利技术属于水利水电工程设计
，具体涉及一种不对称拱坝传力结构的设计方法，适用于不对称拱坝的结构设计，具有通用效应。

技术介绍

[0002]混凝土拱坝是一种经济性较好的混凝土坝坝型，但相对其他大坝坝型，受力分析复杂，传统的拱坝左右岸一般都相对比较对称，但随着国内外水电行业的不断发展，按照传统设计拱坝的思路，适宜开发的坝址越来越有限，很多地形条件不对称，但岩石条件还相对比较完整的坝址可能就被调整成其他坝型，在经济上是不合理的。
[0003]拱坝也一般选在左右岸河谷地形相对比较对称的位置，有些河谷不对称的拱坝坝址，国内多采用开挖陡坡侧山体的处理方法，欧美的拱坝则多是对缓坡侧山体采用混凝土回填形成垫座的结构。有些拱坝的设计初衷考虑到经济性影响，不采取坝基开挖或回填混凝土等地形修正措施，但受两岸不对称的影响，拱坝受力存在不均衡的情况，容易造成缓坡侧中下部的拱推力明显大于陡坡侧的现象，增大了混凝土大坝在缓坡侧中下部以及相应位置坝基的压应力水平，混凝土坝由于均一性比较强，承受超载的能力的还比较高，但是对于岩石地基来说，受地形不对称的影响，在大坝体形不调整的前提下，造成拱坝传力过来引起坝基的压应力水平增加，降低了拱坝系统整体的安全度，考虑到这个问题以后，不对称拱坝的运行在缓坡侧还存在一定的风险。

技术实现思路

[0004]本专利技术所要解决的技术问题是提供一种不对称拱坝传力结构的设计方法，增强拱坝对复杂坝基的适应能力，提高坝体与基础的整体稳定性，达到左右岸拱推力水平基本相当的水平，为不对称拱坝整体安全提供较好的基础指导作用。为此，本专利技术采用以下技术方案：
[0005]一种不对称拱坝传力结构的设计方法，其特征在于包括以下步骤：
[0006](1)分别计算不对称拱坝下半部不同典型高程相应拱圈的左岸半弦长C
li
(The fixed Chord Length of the left bank)和右岸半弦长C
ri
(The fixed Chord Length of the right bank)；
[0007](2)通过所述不同典型高程的左岸半弦长C
li
和右岸半弦长C
ri
计算不对称拱坝拱推力影响区域系数F
a
(Factor of the arch thrust influence)；
[0008](3)根据不对称拱坝拱推力影响区域系数F
a
，得到左岸和右岸也就是缓坡侧与陡坡侧中下部高程拱推力的推力比R
t
(thrust ratio of the Asymmetric Arch dam)；
[0009](4)根据不对称拱坝中下部拱推力的推力比R
t
与坝基压应力水平正相关的关系，两岸压应力水平比值R
c
(Compressive stress ratio of the Asymmetric Arch dam)在满足工程精度条件下采用推力比R
t
；
[0010](5)根据两岸压应力水平比值R
c
确定不对称拱坝缓坡侧传力结构的传力系数Cs
(Carry Coefficient of the structure)；
[0011](6)判断传力系数Cs是否合理：若第一阈值<Cs≤第二阈值则相对合理，根据Cs取用合理的结构传力设计系数Cs
’
；
[0012](7)分别计算传力结构布置范围各典型高程的拱端厚度Ti(Thickness of the abutment)；
[0013](8)依据拱端厚度Ti及拱坝传力结构传力设计系数Cs
’
确定传力结构的控制尺寸Li。
[0014]进一步地，考虑到不对称拱坝左右岸拱推力的分布差异集中在1/2坝高以下的范围，而拱推力的差异与半弦长等的吻合关系比较好，所述不同典型高程为不对称拱坝1/2坝高高程、1/3坝高、1/4坝高、河床坝基4个高程。
[0015]进一步地，第一阈值取值0.1，第二阈值取值0.3；步骤(6)中，根据工程特性，判断传力系数Cs是否合理：若0.1<Cs≤0.3则相对比较合理，系数Cs太小，增加的混凝土结构对拱坝应力改善有限，可不进行混凝土传力结构布置；系数Cs太大，增加的混凝土结构对应力改善程度变低，增加混凝土传力结构不经济；根据Cs取用合理的结构传力设计系数Cs
’
；
[0016]进一步地，在步骤(6)中，若第一阈值<Cs≤第二阈值，Cs
’
取值为Cs，否则，Cs
’
取值为第一阈值或第二阈值。
[0017]本专利技术的有益效果是：本专利技术以不对称拱坝的设计及对两岸坝肩山体强度的充分利用为基础，在不改变拱坝体形的前提下，提出一种不对称拱坝传力结构的设计方法，基于拱坝中下部若干代表高程的半弦长得到对称拱坝拱推力影响区域系数F
a
，作为传力结构设计方法的基础；根据不对称拱坝的特性曲线，得到缓坡侧与陡坡侧中下部高程拱推力的推力比R
t
；由拱坝拱推力与坝基压应力的关系得到需增加的缓坡侧传力结构的传力系数Cs；然后对传力系数进行评价是否符合工程特性需求；最后根据拱端厚度Ti确定传力结构的尺寸Li。
[0018]本专利技术的方法通过对不对称拱坝体形受力研究，依据不对称拱坝中低高程拱推力的分布规律，在大坝下游设混凝土传力结构，均化坝基应力和变形，增强拱坝对复杂坝基的适应能力，提高坝体与基础的整体稳定性，达到左右岸拱推力水平基本相当的水平，为不对称拱坝整体安全提供较好的基础指导作用。
附图说明
[0019]图1是1/3坝高位置拱圈的平面布置图；
[0020]附图标记：1
‑
拱坝中心线；2
‑
右岸拱圈(假设缓坡侧拱圈)；3
‑
左岸拱圈(假设陡坡侧拱圈)；4
‑
缓坡侧传力结构。
具体实施方式
[0021]为了使本领域的技术人员更好地理解本专利技术的技术方案，下面结合附图对本专利技术作进一步说明：
[0022]如图1所示，本专利技术提出的一种不对称拱坝传力结构的设计方法，包括以下步骤：
[0023]a、对于不对称拱坝，假设右岸为缓坡侧，即拱圈2较长，左岸为陡坡侧，拱圈1较短。将1/2坝高以下的拱坝分解为1/2坝高高程、1/3坝高、1/4坝高、河床坝基4个高程拱圈作为
基础对象，共四层拱圈，自上而下分别得到左岸的半弦长C
l1
、C
l2
、C
l3
、C
l4
，右岸的半弦长C
r1
、C
r2
、C
r3
、C
r4
；
[0024]b、计算不对称拱坝拱推本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种不对称拱坝传力结构的设计方法，其特征在于包括以下步骤：(1)分别计算不对称拱坝下半部不同典型高程相应拱圈的左岸半弦长C
li
和右岸半弦长C
ri
；(2)通过所述不同典型高程的左岸半弦长C
li
和右岸半弦长C
ri
计算不对称拱坝拱推力影响区域系数F
a
；(3)根据不对称拱坝拱推力影响区域系数F
a
，得到左岸和右岸也就是缓坡侧与陡坡侧中下部高程拱推力的推力比R
t
；(4)根据不对称拱坝中下部拱推力的推力比R
t
与坝基压应力水平正相关的关系，两岸压应力水平比值R
c
在满足工程精度条件下...

【专利技术属性】
技术研发人员：王建新，张春生，徐建荣，何明杰，张伟狄，顾锦健，刘士奇，吉华，
申请(专利权)人：中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：