小議法克混凝土的研究運用

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1變形分析

根據(jù)受力狀態(tài)分析，表明法克混凝槍在竣工和蓄水工況所受彎矩不同，導(dǎo)致墻體水平位移存在差異。計算得到的水平位移分布見圖8。竣工時，法克混凝槍承受背后主動土壓力，使混凝土壩段有向上游傾斜的趨勢;蓄水后，水壓力使混凝土壩段有向下游傾斜的趨勢。水平位移的最大值出現(xiàn)在蓄水期兩支墩中間的壩頂，大約為37mm，占壩高的0.06%。另外，在壩高30m以下部分，由于支墩對法克混凝槍的作用，使水平位移變化不大;在壩高30m以上部分，水平位移明顯增加。由于法克混凝槍的剛度很大，加之支墩的限制，所以水平位移沿著墻軸線幾乎沒有變化。支墩計算得到支墩在竣工期和蓄水期的水平位移分布。分析支墩在不同工況下的位移分布可以看出:不同工況下位移比較接近，隨著壩體高程增加，位移非線性增大，增大的速率也越來越大。由于支墩在連接處的位移與法克混凝槍協(xié)調(diào)，所以支墩整體在竣工期有向上游位移、蓄水期向下游位移的狀況，最大位移不超過1cm。堆石體計算得到混合壩堆石體在竣工期的水平位移分布見圖10。該心墻堆石壩竣工期的水平位移分布見圖11。竣工期，堆石主要受到自身重力作用，因為法克混凝槍的水平位移很小，可將堆石體近似看作是心墻堆石壩的下游堆石，其水平位移分布與心墻堆石壩很接近。水平位移最大值出現(xiàn)在下游中部壩坡處，為11cm。同樣地，混合壩中堆石和心墻堆石壩最大豎向位移皆出現(xiàn)在堆石中間位置，最大值為21cm左右。由應(yīng)力分析可知，蓄水對法克混凝槍后土壓力的分布影響不大，水壓力主要由支墩承擔(dān)，所以蓄水后混合壩下游的堆石水平位移分布與基本一致。同樣，蓄水對混合壩的沉降變化影響不明顯，僅增加了3cm左右。而蓄水對心墻堆石壩影響很大，因為心墻堆石壩的上游堆石必須考慮到水的浮力、濕化等影響。此外，對于心墻堆石壩，由于心墻和周圍堆石的模量相差較大，因此容易產(chǎn)生拱效應(yīng)，進(jìn)而導(dǎo)致心墻劈裂，破壞防滲體系，產(chǎn)生嚴(yán)重后果。混合壩則不存在類似的情況。

2經(jīng)濟(jì)環(huán)保分析

靜力分析表明，混合壩在靜力計算方面能取得比堆石壩好的結(jié)果，是安全可靠的。經(jīng)濟(jì)性方面，心墻堆石壩和混合壩比較的前提條件是基本相同的，即壩址、壩基開挖工程量、施工導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)、安全檢測設(shè)備采購及安裝工程量等。顯示的是心墻堆石壩和混合壩的復(fù)合斷面(地平面以上部分)。虛線表示混合壩比心墻堆石壩減少的部分。易看出，混合壩使用薄型法克混凝槍體來代替心墻堆石壩的上游堆石，從而大幅度縮小了壩體的斷面。進(jìn)一步計算表明，與心墻堆石壩相比，對于單位長度的壩體，新型混凝土-堆石混合壩的混凝土用量增加了420m3，但是土方量卻減少了56%。如果考慮到其他因素，比如施工速度、對環(huán)境的影響，混合壩的經(jīng)濟(jì)前景將更加顯著。與心墻堆石壩相比，雖然單位體積混凝土的單價高于填土或堆石的單價，但采用混合壩可以大幅度縮小壩的橫剖面，從而減少壩體總的土方量。環(huán)保性方面，由圖12可知，混合壩的堆石用量僅占堆石壩的44%左右，這就意味著可以減少開山采石，能夠降低危害的發(fā)生。此外，如果單純采用混凝土壩型，將消耗大量的混凝土材料，不但增加運輸成本，而且使用大量的水泥增加碳排放。

3結(jié)語

與該心墻堆石壩計算結(jié)果比較，混合壩受力結(jié)構(gòu)形式合理，法克混凝槍和支墩所受最大拉應(yīng)力和壓應(yīng)力都在合理范圍內(nèi)，與心墻堆石壩相比，混合壩堆石的應(yīng)力水平和位移明顯減小，并且蓄水后其下游堆石應(yīng)力水平和位移影響顯著小于心墻堆石壩。混合壩的單位長度經(jīng)濟(jì)性好于心墻堆石壩，經(jīng)濟(jì)性很明顯。混合壩堆石用量僅占心墻堆石壩的44%左右，可以減少開山采石對自然環(huán)境的破壞。總之，該新壩型吸取了混凝土壩和心墻壩兩種壩型的優(yōu)點，克服了它們各自的缺點，結(jié)構(gòu)簡單，施工方便，降低了造價，是一種較為經(jīng)濟(jì)實用的壩型。但混合壩作為一種新型壩體，其溫度應(yīng)力、滲流穩(wěn)定性和壩基適用條件等還需進(jìn)一步開展研究。

作者：李法克 單位：胡建職業(yè)技術(shù)學(xué)院