南非瓦爾河擋水圍堰拆除穩(wěn)定性分析.pdf

1、南非瓦爾河南水北調工程是主要解決南非的工業(yè)用水的重大工程，工程計劃修建一座擋水圍堰以便在圍堰后進行泵站的修建，現(xiàn)在泵站已經(jīng)修好需要引入河水使泵站開始運行。但是圍堰距離泵站的閘門太近，一次爆破的很可能破壞閘門，經(jīng)過研究設計出了一個分步驟拆除的方案。其具體的操作步驟是將圍堰拆除分為四步，分部拆除圍堰的錨塊、底圈梁、中圈梁和頂圈梁。每一步拆除后都向圍堰的下游注入相應高度的水量用來平衡上游面的水壓力，使圍堰的危險因素降到最低。但是國外監(jiān)理懷疑該

2、方案的安全性，認為圍堰如果采用這種方案會有倒塌的危險。所以針對該結構的特點分別采用梁板法，拱梁分載法，有限單元法對其進行結構穩(wěn)定性驗算。求出了每個步驟中的安全系數(shù)，最后判斷出圍堰是安全的。
　　 梁板法先是把圍堰簡化成一個梁板結構，把防滲樁排成的結構看成是一個拱形板結構，再把三層拱圈看成是連續(xù)梁在板下面起支撐作用的結構。先根據(jù)結構的外形尺寸和結構配筋計算出結構的抗剪和抗彎能力，再將拆除過程分成四個步驟，分別計算四種情況下對應的最

3、大的剪力和最大彎矩，再用結構的抗力和最大剪力和最大彎矩相比算出結構的安全系數(shù)，取其最小值，再和圍堰的允許安全系數(shù)進行對比得出結構是安全的。
　　 采用工程類比的手法，將結構看成是做拱壩。將拱壩應力分析中通用的拱梁分載法應用到了圍堰的計算上面。因為圍堰兩端和下部和基巖相接，是一個多次超靜定的結構，水平方向上看是由一個個的水平拱圈疊合在一起，豎直方向上看是由很多懸臂梁接在一起。所以先用拱梁分載法算出他們各自分配的荷載，再算出各自的應

4、力應變，然后和結構的能夠承受的極限應力和應變相比較，求出其安全系數(shù)，然后和允許安全系數(shù)比較得出結構是安全的。
　　 用有限單元法，對四個步驟進行了分部模擬，依次對比每個步驟的上下游順河向位移，垂直河向位移，最大主應力，最小應力和塑性區(qū)大小得出了他們的位移應力應變規(guī)律和塑性區(qū)的發(fā)展情況。最后用強度折減法對圍堰周圍的巖體進行強度的折減。通過計算不收斂或者塑性區(qū)貫通得到一個K的臨界值，這就是就是圍堰的安全系數(shù)，在和允許的安全系數(shù)進行對