单位宽度上的总地震动水压力PO
PO=0.65KHCZγH02 (16)
其作用点在水面以下0.54H0处,各系数与地震惯性力相同。 具体应力计算如下:
编荷截 计算公式 号 1 自重(G1) 9×101.8×2.4 2 3 4 5 6
--
垂直力水平力(t) (t) ↓ ↑ → ← 2198. 88 自重(G2) 8.76×43.8×460.4 2.4/2 3 自重(G3) 89.8×71.84×7741. 2.4/2 48 2上游水平1/2×1×98.5 4851 水压力.13 (P1) 上游垂直8.76×54.7×1 479.1 水压力7 (W1) 上游垂直1/2×43.8×8.76 191.8 26
偏心距(m) 44.8-8.76-9/2=31.54 44.8-8.76×2/3=38.96 44.8-17.76-71.84/3=3.09 98.5/3=32.83 力矩(tm) 69352.68 17938.35 23921.17 159262 .60 19368.05 8034.26 69
44.8-8.76/2=40.4 2 44.8-8.76/3=41.8
水压力(W2) 7 上游水平1/2×0.9×51.32× 沙压力tg2(45o-12o/2) (P2) 8 上游垂直7.5×8.76×0.9 沙压力(W3) 9 上游垂直1/2×43.8×8.76沙压力×0.9 (W4) 10 浪压力1/4×19.66×(p3) (2.216+0.785) 11 下游水平水压力(P4) 12 下游垂直水压力(W5) 13 浮托力(u1) 14 渗透压力(u2) 1/2×1×12.22 4 776.58 74.42 8 51.3/3=17.1 13279. 52 2390.03 7231.00 59.13 172.66 14.75 44.8-8.76/2=40.4 2 44.8-8.76/3=41.8 8 98.5-(9.83+3.0011434.0 )/3+ 0 3.001=97.22 12.2/3=4.07 302.89 44.8-9.76/3=41.52473.8 5 9 0 1/2×0.8×12.22 59.54 12.2×89.6 1/2×1×21.6×(89.6-8.76) 1093.12 873.07 15 渗透压力1×21.6×8.76 (u3) 16 渗透压力1/2×1×8.76×(u4) (98.5-21.6) 17 计入扬压 力 18 不计入扬 压力 二、坝体应力及稳定分析 189.22 336.82 8870.90 5568.04 2×7936.2 (89.6-8.76)/3-441 .8 =9.09 44.8-8.76/2=40.42 7648.2 7 44.8-8.76/3=41.88 14106. 02 -57602.08 -27911.58 11363.13 坝体应力分析的目的是为了检验大坝在施工期和运用期是否满足强度要求,首先要做以下基本假定:
a.坝体砼为均质,连续、各向同性的弹性材料;
b.视坝段为固结于坝基上的悬臂梁,不考虑地基变形对坝体应力的影响,并认为各坝段独立工作,横缝不传力;
c.假定坝体水平截面上的铅直正应力按直线发布,不考虑廊道对坝体应力的影响。
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1.应力计算公式 应力计算简图如下:
上图中正应力以压为正,剪应力以微分体的拉伸对角线在一、三象限为正,水平外力以指向左为正,铅直外力以指向下为正,力矩以反时针方向为正。
1)水平截面上的正应力计算公式:
?yuW6?M? (17) ??BB2 ?yd??W?6?M (18)
BB2式中:∑W—作用在计算截面以上的全部荷载的铅直分力的总和,kN;
∑M—作用在计算截面以上的全部荷载对截面垂直水流流向形心轴的力矩总和,kN-m;
B—计算截面的长度,m。
2)上、下游边缘主应力计算公式: 计入扬压力时:
б1u=(1+n2)бyu-(pu-puu)n2 (19) б2u=pu-puu (20) б1d=(1+m2)бyd-(pd-pud)m2 (21) б2d=pd-pud (22)
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不计入扬压力时:
б1u=(1+n2)бyu-pun2 (23) б2u=pu (24) б1d=(1+m2)бyd-pdm2 (25) б2d=pd (26)
式中:n.m—上、下游坝坡坡率;
pu.pd—上、下游坝面水压力强度; puu.pud—上、下游边缘扬压力强度。 2.应力计算: 1)应力控制指标:
a.坝基面的正应力符合下列要求:
运用期在各种荷载组合下(地震荷载除外),坝面的最大铅直正应力应小于坝基容许压应力(计算时分别计入和不计入扬压力);最小铅直正应力应大于零(计算时应计入扬压力)。 即:бymax≤[б
岩
]=б
岩
/k=6500/20=325t/m2 бymin>0
b.坝体主应力符合下列要求:
运用期坝体上游面的最小主应力要考虑两种控制标准。当作用力中计入扬压力时,要求最小主应力бmin≥0,即为压应力;当作用中不计扬压力时,要求最小主应力бmin≥0.25rh=0.25×1.0×98.5=24.63t/m2。式中r为水的容重,h为计算点静水头。
当不计地震荷载时,坝体下游面的最大主压应力不应大于砼的容许压应力。即: 基本组合:б≤(б砼)压=1350/4.0=337.50tm2
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特殊组合:б≤(б砼)压=1350/3.5=385.71tm2
考虑地震工况时,砼的容许压应力一般可比正常情况提高30%,并容许出现瞬时拉应力,б≤[б砼]压×1.3=1.3×1350/3.5=501.43t/m2
2)应力计算: a.不计扬压力时
上、下游边缘正应力<正常蓄水位> ∑W =11363.13t ∑M=-27911.58tm 上游正应力:
бyu=11363.13/89.6+6×(-27911.58)/89.62
=105.96t/m2 下游正应力:
бyd=11363.13/89.6-6×(-27911.58)/89.62
=147.68 t/m2 上、下游边缘的主应力: 上游坝面水压力强度:
Pu=98.5×1.0+0.9×51.3×tg2(450-12/2) =128.78t/m2
上游主应力:б1u=(1+0.22)×105.96-128.78×0.22
=105.05t/m2 б2u=p2u=128.78t/m
下游坝面水压力强度:p2d=12.2×1.0=12.2t/m 下游主应力:б1d=(1+0.82)×147.68-12.2×0.82
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