水工建筑物重力坝应力知识

一、概述

(一)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。 （二）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。

（三）应力分析内容：1.确定计算工况；2.选择计算方法；3.确定计算截面；4.计算选定截面上的应力：

★（四）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)。

二、材料力学法

（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：（重点记住以下符号）

★1.各应力的表示符号：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σ

xu

和σxd ；

2u

④主应力σ1u，σ和σ1d，σ2d。

2.水平截面上的正应力σyu、σyd。（课本40页）

3.剪应力（课本41页）； 4.水平正应力（课本41页）； 5.边缘主应力 （课本42页）

(三)内部应力的计算

1.坝内水平截面上的正应力σy假定和σy在水平截面上直线分布； 2.坝体内剪应力τ； 3.坝内水平正应力σx； 4.坝内主应力σ1和σ2； 5.考虑扬压力时的计算方法。

(四)用材料力学分析坝体应力时，规范规定: 1.坝基面的σy应符合下列要求

①运用期：在各种荷载组合下 （地震除外） fR（下游）≥σy≥0（上游） ②施工期: fR ≥σy≥-100 KPa

2.坝体应力要求：①运用期: Fc ≥σy≥0 ； ②施工期: Fc ≥ σy≥-100

KPa

三、坝体和坝基的应力控制

（一）混凝土重力坝应按承载能力极限状态验算坝趾和坝体选定截面下游端点的抗压强度，按正常使用极限状态验算满库时坝体上游面拉应力和空库时的下游面拉应力。

（二）承载能力极限状态验算表达式

fR(k,ak)d1mf1偶然组合表达式： 0S(GGk,QQk,Ak,ak)R(k,ak)0S(GGk,QQk,ak)基本组合表达式：

1d2m（三）正常使用极限状态验算表达式 （课本43页）

 0ss(Gk,Qk,fk,ak)C1d3作用效应短期组合：

作用效应长期组合： 0sl(Gk,Qk,fk,ak)C2d4（四）坝趾及坝体选定截面下游端点抗压强度验算（课本44页） （五）坝体上、下游面拉应力按正常使用极限状态计算。

1.运用期坝踵垂直应力不应出现拉应力（计扬压力）；2.短期组合下游坝面的垂直拉应力核算。

3.其他：（课本45页 第四行至第十二行）。 四、各种因素对坝体应力的影响

1.地基变形模量对坝体应力的影响；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；6.坝踵断裂对坝体应力的影响。