一種新型拱壩-擺線拱壩的應(yīng)力分析與體型優(yōu)化研究.pdf

1、拱壩作為一種擋水建筑物，其類型有凸向上游的單曲拱壩及切除單曲拱壩腹梁底受拉區(qū)混凝土后形成的雙曲拱壩，其壩的體型一直處于不斷的改進(jìn)及優(yōu)化過程中。目前我國的拱壩類型主要有單心、雙心、三心圓弧雙曲拱壩，拋物線雙曲線拱壩，橢圓雙曲拱壩，對數(shù)螺線雙曲拱壩等。
　　 拱壩的體型對壩體的安全、造價(jià)和施工等都有著重要的影響。拱壩的安全可靠性是依靠壩體混凝土的強(qiáng)度和兩岸拱座巖體的強(qiáng)度及穩(wěn)定性來保證的。在拱壩體型設(shè)計(jì)中，一方面需要充分發(fā)揮混凝土抗壓

2、強(qiáng)度高的優(yōu)勢，以盡量減少拉應(yīng)力，使壩體承受較均勻的壓應(yīng)力，把荷載傳遞至兩岸壩基;另一方面要重視兩岸拱座的抗滑穩(wěn)定和巖體變形，使兩岸壩肩的推力盡量轉(zhuǎn)向山體。例如，圓弧拱壩應(yīng)力分布較好，體型簡單，便于設(shè)計(jì)、施工，但適宜較大的中心角，故岸坡交角不大理想，而對數(shù)螺線拱壩壩體應(yīng)力分布、壩肩穩(wěn)定和抗震性能方面較其它壩型優(yōu)越，但線型復(fù)雜，調(diào)整體形也困難，對改善推力角效果不明顯。因此，我們只能在矛盾之間取舍，達(dá)到設(shè)計(jì)的最優(yōu)狀態(tài)。
　　 由于現(xiàn)有

3、拱壩線型存在壩身應(yīng)力大小及岸坡穩(wěn)定與否的矛盾，為此本文經(jīng)過初步探討提出新的拱壩線型——擺線型拱壩。
　　 為了論證新線型作為拱壩軸線的合理性，本文建立了擺線拱壩數(shù)學(xué)模型，并結(jié)合結(jié)構(gòu)力學(xué)建立擺線拱壩的力學(xué)模型，通過初步應(yīng)力計(jì)算，得到了拱、梁應(yīng)力分布規(guī)律及拱、梁荷載分配規(guī)律，證實(shí)了擺線很可能成為以一種新型的拱壩線型，并對初步應(yīng)力計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了體型優(yōu)化，使其達(dá)到設(shè)計(jì)規(guī)范的標(biāo)準(zhǔn)。
　　 為了進(jìn)一步證實(shí)擺線拱壩的可行性，通過ANS