簡析豐滿新壩施工對老壩建基面應力的影響論文
豐滿水電站大壩全而治理工程壩軸線位于原大壩軸線下游120 m處，保留原豐滿三期工程;壩型采用碾壓混凝土重力壩，壩頂高程為269.50 m ,泄洪方式采用壩身泄洪，挑流消能。新壩施工利用老壩擋水，新壩建成后，引水發(fā)電和泄洪壩段對應的老壩部分拆除至高程240 m，拆除寬度594 m,共計33個壩段。通過數值分析研究新壩施工對老壩建基而應力的影響，以期對新壩的施工及類似研究提供借鑒。
1計算模型
主要對老壩14號壩段及下游對應新壩在施工前、施工期、施工后不同工況老壩建基而應力的影響進行數值仿真分析與評價。
老壩14號壩段為溢流壩段，數值仿真計算所取該壩段建基而高程189.38 m。以三維有限元計算模型為例，壩體為不考慮縱縫特性及作用的整體模型。有限元計算模型，取了一定范圍的地基，地基豎直邊界采用法向單約束，地基底而采用固定約束。計算模型坐標方向如下:X向以順河向指向下游為正;Y向以豎直向上為正;Z向沿壩軸線方向由左岸指向右岸為正。計算結果正應力和主應力的`符號以拉為正、壓為負。計算過程中，對于新壩施工考慮了新壩基坑開挖、壩體澆筑至220 m高程、澆筑至240 m高程以及澆筑至壩頂幾個階段。對于新壩壩基開挖、壩體澆筑模擬，采用ANSYS中的“單元生死”高級分析技術，在壩體整體模型中，“單元殺死”用于模擬基坑巖石開挖，對“殺死”“單元進行激活”模擬混凝土澆筑，在新壩未施工時對新壩單元進行殺死”，通過ANSYS二次開發(fā)，編制了施工過程仿真分析程序。
2計算工況及計算荷載
2.1計算工況
計算工況分別按照《混凝土重力壩設計規(guī)范》水利規(guī)范及電力規(guī)范考慮新壩施工前、新壩基坑開挖、新壩澆筑至原地而線、新壩澆筑至220 m高程，以及新壩澆筑至240 m高程5種情況下荷載基本組合及特殊組合。其中荷載基本組合為正常蓄水位及設計洪水位，荷載特殊組合為校核洪水位。
2.2計算荷載
計算荷載包括壩體自重、上下游水壓力、泥沙壓力、浪壓力和壩基揚壓力。壩體自重根據容重按單元體積力施加;水壓力和泥沙壓力采用沿高度線性變化的壓力函數，垂直施加于壩而邊界線上;浪壓力按集中力施加于水而高程處。
根據工程地質報告及壩體材料物理力學指標，有限元計算選取的力學參數。
3.有限元計算結果及分析有限元計算中.
壩體混凝土考慮為線彈性.同時考慮不同混凝土材料的分區(qū)。為便于模擬新老壩相互作用，計算假定新老壩段一一對應，且壩型一致。
根據圖中建基而的正應力分布情況可知，施工前、施工期與施工后建基而正應力幾乎無變化，且沒有拉應力區(qū)，應力值不大。
根據水利規(guī)范的計算結果可知，施工期遭遇洪水時老壩建基而仍為壓應力，校核洪水位情況較設計洪水位情況壩踵正應力降低約0.1 MPa，較正常蓄水位情況降低約0.25 MPa。同一洪水標準下，不同施工階段壩踵正應力變化不大，說明新壩施工的影響比較小。
根據電力規(guī)范，在設計和校核洪水位下，壩踵出現了一定的拉應力，但拉應力的數值不大。表3給出了有限元法計算的壩踵區(qū)拉應力寬度，新壩施工雖有一定的影響，但也不顯著，均滿足規(guī)范要求。
4結論
1)有限元分析成果考慮了圍巖、基礎、壩體材料分區(qū)及各施工期荷載等因素的影響，計算成果貼近實際，分析成果可為工程施工提供科技依據。
2)正常蓄水位情況下，新壩施工前、施工期與施工后老壩建基而正應力幾乎無變化.且沒有拉應力區(qū)，應力值不大。
3)采用水利規(guī)范評價，施工期遭遇洪水時老壩建基而仍為壓應力，校核洪水位情況較設計洪水位情況壩踵正應力降低約0.1MPa，較正常蓄水位情況降低約0.25MPa。同一洪水標準，不同施工階段壩踵正應力變化不大。
4)采用電力規(guī)范評價，設計和校核洪水位下壩踵區(qū)有一定的拉應力，但拉應力區(qū)的寬度很小，滿足規(guī)范要求( 7%壩底寬)。
5)新壩施工前、施工期與施工后在不同荷載組合情況下，壩趾區(qū)及壩踵區(qū)的混凝土應力也滿足強度設計要求，壩體應力滿足控制標準要求。
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