重力坝的应力分析

(四)考虑扬压力时的计算方法。
1、边缘应力 1)计算W和M计入扬压力 2)计算u 、xu、d、xd时 pu用 pu-puu代入 pd 用pd-pdd代入 2、求解坝内应力 可先不计扬压力计算、x、y，然后再 叠加由扬压力引起的应力
四、强度指标
用材料力学分析坝体应力时，重力坝设计规范规 定的强度指标。 (一)、坝基面的σy应符合下列要求
第四节重力坝的应力分析

目的：
1、为了检验大坝在施工期和运用 期是否满足强度要求； 2、为解决设计和施工中的某些问 题，如砼分区，某些部位的配 筋等提供依据。

应力分析的过程：
1、进行荷载计算及荷载组合 2、选择合适的方法进行应力计算 3、检验大坝各部位的应力是否满 足强度要求
第四节 重力坝的应力分析
WR 6M R 0 2 B B
规范要求，坝踵和坝体上游面的垂直应力的核算应按作用的标准值分别 计算作用的短期组合和长期组合。
2)短期组力应不大于 100kPa，其计算式为
Wc M cTc 100(kPa) Ac Jc
（三）内部应力的计算
2、坝体内剪应力τ。呈抛物线分布
a1 b1x c1x
2
3、坝内水平正应力σx。呈三次分布 接近直 线，对中小型工程可近似假定σx呈直线分布
x a2 b2 x c2 x d2 x
2
3
x a3 b3 x
4、坝内主应力σ1和σ2。(见课本P56式(3-48))
五、各种因素对坝体应力的影响 坝体应力的实际分布情况比较复杂，受很多 因素影响。 1、地基变形模量对坝体应力的影响
各种因素对坝体应力的影响
2 、地基变形弹模对 坝体应力的影响 3 、坝体异弹模对坝 体应力的影响 4 、纵缝对坝体应力 的影响 5 、分期施工对坝体 应力的影响 ( 见下图 ) 6 、坝踵断裂对坝体 应力的影响
三、材料力学方法
（一）基本假定 1 、坝体砼为均质，连续各向同性 的弹性材料。 2 、取单宽坝体作为固结在地基上 的悬臂梁计算，且不受两侧坝体的影 响。 3、水平断面上的垂直正应力σy是 直线分布。 （二）**边缘应力的计算 1、水平截面上的正应力σyu、σyd。 2、剪应力τu和τd。 3、水平正应力σxu和σxd。 4、主应力σ1u，σ2u和σ1d，σ2d。
（1）运用期：在各种荷载组合下（地震荷载除外） （2）施工期
(二)、坝体应力要求
（1）运用期 （2）施工期
坝体上、下游面拉应力按正常使用极限状态计算
1)运用期（长期组合）坝体上游面垂直拉应力核算

运用期坝踵垂直应力不应出现拉应力（计扬压力）， 可按下式计算：
WR M RTR 0 AR JR
第四节 重力坝的应力分析
其他： 坝体内一般不容许出现主拉应力，但以下情况例外：①宽 缝重力坝离上游面较远的局部区域，可出现拉应力，但不 得超过混凝土的容许拉应力；②当溢流坝堰顶部位出现拉 应力时，可考虑配置钢筋；③廊道及其它孔洞周边的拉应 力区域，宜配置钢筋，以承受拉应力。

坝基的容许压应力是根据坝基岩石的室内试验，结合地基 的具体情况而定。对于强度高，而节理、裂隙发育的基岩， 其最大容许压应力可取试块（通常为5×5×5cm3）的极 限抗压强度的1/20～1/15；对于中等强度的基岩可取 1/10～1/20；对于均质且裂缝甚少的弱基岩及半岩石地基 可取1/5～1/10；对于风化基岩，可按基岩风化程度，将其 容许压应力值降低25%～50%。
1、水平截面上的正应力σyu、σyd。

根据偏心受压公式，坝 体上下游边缘垂直正应 力：
yu
W 6M 2 B B
yd
W 6M 2 B B
2、剪应力

由上游微分 体的平衡条 件得： u ( pu yu )n
d ( yd pd )m
3、水平正应力
坝体主应力 分布示意图
作业2
图与荷载同作业1，砼强度等级C10，标准抗压 强度fkc=10MPa，坝基为较完整的微风化花岗片 麻岩，标准抗压强度fkR=80MPa 试核算基本组合的设计洪水位情况下 (1)计算坝基面A、B及折坡处水平面C、D点的应 力x、y、及主应力； (2)坝趾B抗压强度和坝踵A应力是否满足要求； (3)根据所计算的稳定安全系数及应力情况．讨论 此坝断面设计是否得当；
已知、，由上游微分体的平衡条件得：
xu pu u n pu ( pu yu )n 2
xd pd dm
pd ( yd pd )m
2
4、边缘主应力
由于两个主应力面互相正交，由微分体 的平衡条件 F 0
y
1u (1 n ) yu pu n
2
2
2u pu
1d (1 m ) yd pd m 2d pd
2
2
第四节 重力坝的应力分析
（三）内部应力的计算 1、坝内水平截面上的正应力σy假定 σy在水平截面上直线分布。
y a bx
W 6 M a 2 B B 12 M b 2 B
坝体内部应力计算图
一、应力分析方法 理论计算和模型试验法 理论计算方法主要有材料力学法和有限元法
对于中、低坝，当地质条件较简单时，可按材料力学 方法计算坝体的应力，有时可只计算坝体的边缘应力。
二、应力分析内容
– – –
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确定计算工况； 选择计算方法； 确定计算截面； 计算选定截面上的应力、削弱部位（如孔洞、泄水管道部 位等）的局部应力、个别部位（如宽缝重力坝的头部、闸 墩、导墙等）的应力等步骤，必要时分析坝基的上、下游 局部应力及内部应力。