巴基斯坦高摩赞大坝枢纽工程坝体应力分析
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（ ）地 震加 速度 ２
４１２ 扬压 力 ．．
假 定 坝 基 部 分 帷 幕 后 排 水 孔 处 的 压 力 强 度 为
上、下游水 头差 的 ０３ 倍 ，假定 坝肩部分帷幕后 ． ０ 排水孑 处 的压 力强 度 为上 、下 游水 头差 的 ０４ Ｌ ．０倍 。
４ １３ 地 震荷 载 ．．
图 ２ 坝 体 网格 剖 分 图
发育，其相互组合对坝肩岩体的稳定陆有—定的影响。
２ 计 算 模 型
区，其分区见 图 ３ 。坝基、坝肩岩体各 区原始的物 理力学参数见表 １ 。固结灌浆范 围内岩体 的计算参 数见 表 ２ 。
考虑到坝体的规模 以及坝址地区的地形地貌和 坝基 岩体 岩性 、结 构 面 的分 布特 征 ，计算 模 型 区域 为 ：左 右岸 方 向为 １００ｍ，上 下 游方 向为 ８０ｍ， ０ ０ 坝顶到模型底部为 ５０ｍ ０ 。计算单元采用八结点三 维实体单元及 接触单元 ，共计 １ ６ 个 。模型单 ５５７
重力 坝 ，坝顶 高 程 ７３Ｏ ６ ．０ｍ，最 大 坝 高 １３ｍ，坝 ３ 顶全 长 ２ １ｍ。 自左 向右依 次 布 置 有左 岸 非 溢 流坝 ３ 段 、溢洪道 、电站取 水 口和 右岸 非溢 流坝 段 。坝体 上 游 面直立 ，下游 坝坡 为 １０６ ：．。
１ 工程地质条件
坝址 区位 于 峡 谷 河 段 ，河 谷 呈 ｖ字 形 ，底 宽 ２ ～４ ５ ０ｍ。河 谷 两 岸岸 坡 略 显 不 对 称 。从 河 床 （ 高 程６５Ｏ 到高 程 ７７Ｏ ３ ． ｍ） ０ ４ ．０ｍ左 右 ，左 岸平 均 ７ｏ ５，
元 划 分示 意见 图 １ 。 、２
计算中非线性应力屈服准则选用德鲁克 一 普拉 格 （ ｒｃｅ—Ｐａｅ） Ｄｕｋｒ ｒ ｒ准则 。 ｇ ３ 计算 参 数
３ １ 岩 体 ．
＠
三维有限元计算模型中模拟了坝基岩体的分
图 ３ 坝 基 岩体 分 区 圈
刘战生等 ・巴基 斯 坦 高 摩 赞 大 坝 枢 纽 工 程 坝 体 应 力 分 析
度 场 为基础 ，参 考规 范 。在 温升 和温 降 隋况 下 ，考 虑 混凝 土徐 变引起 的影 响 ，混 凝 土计算 采 用 的弹性
模量为混凝土的瞬时弹性模量乘以一个 系数 ０６ 。 ． ５ 以封 拱 时温 度 为 参 考 温 度 ，以 １ 后 的 ２月 ０年 １ ５日的温度 场 为 温 降 时 的 温 度 场 荷 载 ，以 ７月 １ ５ 日的在温 度场 为温 升 时的温 度 场荷 载 。
沙压 力 的作 用机 理仍 处 于理论 研 究 阶段 ，还 没有成
熟 的计算方法。在《 国小坝设计》 美 一书中提出 “ 近 似 的假 定 为饱 和 泥 沙 的 动 力 影 响相 当 于水 ” ，同时
考 虑 到地震 过 程 中淤 沙 的液化 ，故 在 动泥 沙压 力计 算 时参 照 动水 压力 的计 算公 式 计算 地震 动 沙压 力 。
３３ 坝 体 的允许 应 力 ．
地 震 荷载 。
根据 美 国工 程兵 团 的拱坝 设计 规 范 ， 坝体应 力
特 殊荷 载 的计 算方 法 如下 注：ｆ １３ ｏ， ． ａ ＝ ． ＾ｌ＝１ ｆ
，混凝 土试验 均采用圆柱试块进行。
拱坝 有 限元 Ｔ ３ Ｖ１ 应力 德 鲁克 一普拉格 Ｂ 高摩赞大坝枢纽
体体型 。
关键 词
中图分类号
文献标识码
文章编号 １０．９ ０２ １）３Ｉ ） ０ １７６ ８ （ｏＯ ０． Ｘ －４ ３ Ｘ６
巴基斯坦高摩赞大坝枢纽工程以灌溉为主 ， 兼 顾 防洪发 电。工 程主要 由大坝 、 电站厂房 、分水堰 及 ６６万 ｈｌ的灌 区组 成 。大坝 为碾 压 混凝 土 曲线 ． Ⅱ ２
图 １ 整个计 算模型 单元图
右岸平均 ６。 ５；从高程 ７７０ 向上地形坡度略 ４ ． ｍ起 ０ 缓些 。 坝址 区主要 由侏 罗 系灰岩 、砂 质 页岩及 第 四系
全新 统 冲洪积 砂 卵砾石 组成 。河床 覆盖层 厚度 一般 为 １ ～５ｍ，多处 可见有 基 岩 出露 。 两岸坝肩岩 体较差 ，断层 、裂 隙、层 间剪 切带较
最大可信地震 （ Ｃ ） Ｍ Ｅ 最大水 平地震 加速度 为 Ｏ２ ｇ ． ，其地震加速度时程 曲线见图 ４ ５ 。在计算 时， 考虑 ２ 方 向 的地 震 同时作用 。顺 河 流方 向水 平 地 个
４ １１ 温 度荷 载 ．． 在 此次 计算 中 ，温 度 场 的计 算 以 ｌ ０年稳 定 温
４ １３ １ 拟静 力法 ．．．
基本 设计 地 震 （ Ｂ 水 平 加 速 度 为 ０ １ｇ；采 Ｏ Ｅ） ．０
用 拟 静力 法进 行计 算 ，按 照抗 震 规范 进行 计算 。
４ １３２ 时程 法 ．．．
・
６・
水利 水 电工程 设计
Ｄ Ｈ ・２１ ＷＲ Ｅ ０ ０年 第 ２ 卷 第 ３期 ９
巴基 斯坦高摩赞大坝枢纽工程坝体应力分析
刘 战 生 程 建 华 朱 方君
摘 要
王 朝 江
采用 三维有 限元 计算分析方法 ，分 巴基斯坦高摩赞 大坝在不 同荷 载组合下 的应力状 况 ，并最终确定 了坝
・７ ・
３２ 混 凝 土 ．
控制 标准 见表 ４ 。
坝体碾压混凝土计算参数见表 ３ 。
表 ３ 混凝土材料计算参数
４ 荷 载及荷载组合
４ １ 荷载 ．
作用在坝体上的荷载主要有温度荷载 、 自重、 上
游 水 压力 、 下游 水 压力 、 浪力 、 沙压 力 、 压 力及 波 泥 扬
通 过 坝体稳 定 温度 场计 算分 析确 定 坝体 的封 拱
温度 ，见 表 ５ 。
表 ５ 封 拱 时 坝 体 各 部 位 温 度 ℃
（ ）动 沙压 力 １
《 水工建筑物抗震设计规范》 Ｓ２３ ９ ） （Ｌ０－ ７ 规定 ， 地 震对 泥沙 压力 的影 响 ，一 般不 予 考虑 ，但 本工 程 坝前淤沙厚度很大 ，动沙压力对坝体应力 、变形和 稳 定 有较 大 影 响 ，必 须 予 以考虑 。由于 目前对 于 动
４１２ 扬压 力 ．．
假 定 坝 基 部 分 帷 幕 后 排 水 孔 处 的 压 力 强 度 为
上、下游水 头差 的 ０３ 倍 ，假定 坝肩部分帷幕后 ． ０ 排水孑 处 的压 力强 度 为上 、下 游水 头差 的 ０４ Ｌ ．０倍 。
４ １３ 地 震荷 载 ．．
图 ２ 坝 体 网格 剖 分 图
发育，其相互组合对坝肩岩体的稳定陆有—定的影响。
２ 计 算 模 型
区，其分区见 图 ３ 。坝基、坝肩岩体各 区原始的物 理力学参数见表 １ 。固结灌浆范 围内岩体 的计算参 数见 表 ２ 。
考虑到坝体的规模 以及坝址地区的地形地貌和 坝基 岩体 岩性 、结 构 面 的分 布特 征 ，计算 模 型 区域 为 ：左 右岸 方 向为 １００ｍ，上 下 游方 向为 ８０ｍ， ０ ０ 坝顶到模型底部为 ５０ｍ ０ 。计算单元采用八结点三 维实体单元及 接触单元 ，共计 １ ６ 个 。模型单 ５５７
重力 坝 ，坝顶 高 程 ７３Ｏ ６ ．０ｍ，最 大 坝 高 １３ｍ，坝 ３ 顶全 长 ２ １ｍ。 自左 向右依 次 布 置 有左 岸 非 溢 流坝 ３ 段 、溢洪道 、电站取 水 口和 右岸 非溢 流坝 段 。坝体 上 游 面直立 ，下游 坝坡 为 １０６ ：．。
１ 工程地质条件
坝址 区位 于 峡 谷 河 段 ，河 谷 呈 ｖ字 形 ，底 宽 ２ ～４ ５ ０ｍ。河 谷 两 岸岸 坡 略 显 不 对 称 。从 河 床 （ 高 程６５Ｏ 到高 程 ７７Ｏ ３ ． ｍ） ０ ４ ．０ｍ左 右 ，左 岸平 均 ７ｏ ５，
元 划 分示 意见 图 １ 。 、２
计算中非线性应力屈服准则选用德鲁克 一 普拉 格 （ ｒｃｅ—Ｐａｅ） Ｄｕｋｒ ｒ ｒ准则 。 ｇ ３ 计算 参 数
３ １ 岩 体 ．
＠
三维有限元计算模型中模拟了坝基岩体的分
图 ３ 坝 基 岩体 分 区 圈
刘战生等 ・巴基 斯 坦 高 摩 赞 大 坝 枢 纽 工 程 坝 体 应 力 分 析
度 场 为基础 ，参 考规 范 。在 温升 和温 降 隋况 下 ，考 虑 混凝 土徐 变引起 的影 响 ，混 凝 土计算 采 用 的弹性
模量为混凝土的瞬时弹性模量乘以一个 系数 ０６ 。 ． ５ 以封 拱 时温 度 为 参 考 温 度 ，以 １ 后 的 ２月 ０年 １ ５日的温度 场 为 温 降 时 的 温 度 场 荷 载 ，以 ７月 １ ５ 日的在温 度场 为温 升 时的温 度 场荷 载 。
沙压 力 的作 用机 理仍 处 于理论 研 究 阶段 ，还 没有成
熟 的计算方法。在《 国小坝设计》 美 一书中提出 “ 近 似 的假 定 为饱 和 泥 沙 的 动 力 影 响相 当 于水 ” ，同时
考 虑 到地震 过 程 中淤 沙 的液化 ，故 在 动泥 沙压 力计 算 时参 照 动水 压力 的计 算公 式 计算 地震 动 沙压 力 。
３３ 坝 体 的允许 应 力 ．
地 震 荷载 。
根据 美 国工 程兵 团 的拱坝 设计 规 范 ， 坝体应 力
特 殊荷 载 的计 算方 法 如下 注：ｆ １３ ｏ， ． ａ ＝ ． ＾ｌ＝１ ｆ
，混凝 土试验 均采用圆柱试块进行。
拱坝 有 限元 Ｔ ３ Ｖ１ 应力 德 鲁克 一普拉格 Ｂ 高摩赞大坝枢纽
体体型 。
关键 词
中图分类号
文献标识码
文章编号 １０．９ ０２ １）３Ｉ ） ０ １７６ ８ （ｏＯ ０． Ｘ －４ ３ Ｘ６
巴基斯坦高摩赞大坝枢纽工程以灌溉为主 ， 兼 顾 防洪发 电。工 程主要 由大坝 、 电站厂房 、分水堰 及 ６６万 ｈｌ的灌 区组 成 。大坝 为碾 压 混凝 土 曲线 ． Ⅱ ２
图 １ 整个计 算模型 单元图
右岸平均 ６。 ５；从高程 ７７０ 向上地形坡度略 ４ ． ｍ起 ０ 缓些 。 坝址 区主要 由侏 罗 系灰岩 、砂 质 页岩及 第 四系
全新 统 冲洪积 砂 卵砾石 组成 。河床 覆盖层 厚度 一般 为 １ ～５ｍ，多处 可见有 基 岩 出露 。 两岸坝肩岩 体较差 ，断层 、裂 隙、层 间剪 切带较
最大可信地震 （ Ｃ ） Ｍ Ｅ 最大水 平地震 加速度 为 Ｏ２ ｇ ． ，其地震加速度时程 曲线见图 ４ ５ 。在计算 时， 考虑 ２ 方 向 的地 震 同时作用 。顺 河 流方 向水 平 地 个
４ １１ 温 度荷 载 ．． 在 此次 计算 中 ，温 度 场 的计 算 以 ｌ ０年稳 定 温
４ １３ １ 拟静 力法 ．．．
基本 设计 地 震 （ Ｂ 水 平 加 速 度 为 ０ １ｇ；采 Ｏ Ｅ） ．０
用 拟 静力 法进 行计 算 ，按 照抗 震 规范 进行 计算 。
４ １３２ 时程 法 ．．．
・
６・
水利 水 电工程 设计
Ｄ Ｈ ・２１ ＷＲ Ｅ ０ ０年 第 ２ 卷 第 ３期 ９
巴基 斯坦高摩赞大坝枢纽工程坝体应力分析
刘 战 生 程 建 华 朱 方君
摘 要
王 朝 江
采用 三维有 限元 计算分析方法 ，分 巴基斯坦高摩赞 大坝在不 同荷 载组合下 的应力状 况 ，并最终确定 了坝
・７ ・
３２ 混 凝 土 ．
控制 标准 见表 ４ 。
坝体碾压混凝土计算参数见表 ３ 。
表 ３ 混凝土材料计算参数
４ 荷 载及荷载组合
４ １ 荷载 ．
作用在坝体上的荷载主要有温度荷载 、 自重、 上
游 水 压力 、 下游 水 压力 、 浪力 、 沙压 力 、 压 力及 波 泥 扬
通 过 坝体稳 定 温度 场计 算分 析确 定 坝体 的封 拱
温度 ，见 表 ５ 。
表 ５ 封 拱 时 坝 体 各 部 位 温 度 ℃
（ ）动 沙压 力 １
《 水工建筑物抗震设计规范》 Ｓ２３ ９ ） （Ｌ０－ ７ 规定 ， 地 震对 泥沙 压力 的影 响 ，一 般不 予 考虑 ，但 本工 程 坝前淤沙厚度很大 ，动沙压力对坝体应力 、变形和 稳 定 有较 大 影 响 ，必 须 予 以考虑 。由于 目前对 于 动