龙首水电站碾压混凝土拱坝结构研究

摘要

龙首水电站位于甘肃张掖黑河,地处西北高温、高寒、高震地区,平均气温为8.5℃,极端最高气温37.2℃,极端最低气温-33.0℃,地震设防烈度8度,在这样恶劣的环境下修建碾压混凝土拱坝,需解决很多结构问题.作者为该研究工作的主持者,取得以下主要成果:(1)结合该工程独特的工程地质条件、水文条件,在碾压混凝土拱坝结构设计方面有所创新和突破;(2)针对该工程地形严重不对称的特点,在两岸做人工拱坝坝肩,以混凝土总量控制为目标,优选拱坝体形及坝肩形式;(3)同时从温控、建筑材料等方面综合考虑,研究抗裂、抗冻、抗震的结构措施.该文推荐的龙首碾压混凝土拱坝方案与原设计推荐采用的碾压混凝土重力坝方案相比,从混凝土工程量看,可减小混凝土量约14万m<'3>,相应的开挖、基础处理量也大为减少.节约投资5000万元,同时工期缩短了半年.龙首水电站全碾压混凝土薄拱坝的建成,证明了碾压混凝土筑坝技术完全能够替代常态混凝土筑坝.为在高温、高寒地区修建碾压混凝土坝积累了成功的经验,具有显著的社会效益.

目录

郑重声明

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摘要

Summary

1前言

1.1课题来由

1.2研究目标和主要内容

1.3主要研究技术线路

1.4研究成果的主要经济效益和社会效益

2龙首水电站枢纽工程概况

3龙首碾压混凝土大坝体型研究

3.1大坝平面布置

3.2碾压混凝土拱坝体型选定

4龙首碾压混凝土大坝结构设计研究

5龙首碾压混凝土拱坝防裂研究

6龙首碾压混凝土大坝防渗结构设计研究

7龙首大坝温度控制

7.1大坝温度控制标准

7.2大坝低温季节温度控制

7.3大坝高温季节温度控制

8龙首碾压混凝土拱坝细部结构研究

8.1碾压混凝土层间结合

8.2碾压混凝土与基岩的结合

8.3碾压混凝土与先浇混凝土面的结合

8.4坝体防冻层设计

8.5坝内交通及排水设计

9龙首碾压混凝土大坝材料性能及材料分区研究

9.1大坝筑坝材料性能要求

9.2材料分区研究

9.3碾压混凝土拱坝原材料特性研究

9.3.1坝体碾压混凝土原材料特性研究

9.3.2配合比特性研究

9.4材料性能研究的主要结论

10碾压混凝土拱坝泄洪消能结构研究

10.1泄洪消能形式研究及结构布置

10.2泄洪孔洞对碾压混凝土拱坝应力的影响

10.3坝身开孔对施工的影响

11龙首碾压混凝土拱坝应力应变研究

11.1拱坝多拱梁应力分析基本资料

11.2拱坝多拱梁应力分析

11.2.1计算方法

11.2.2计算工况

11.2.3应力控制标准

11.2.4计算成果分析

1.3大坝三维有限元动力应力分析

11.3.1坝体结构动力分析

11.3.2坝体的动应力

11.3.3坝体结构稳态温度场分析

11.3.4坝体结构静力分析

11.3.5坝体结构在地震作用下的受力分析

11.3.6龙首拱坝三维有限元分析结论

11.4大坝三维有限元仿真计算分析

11.4.1计算原理

11.4.2施工期温度场及温度应力计算

11.4.3蓄水期温度场及温度应力计算

11.4.4运行期温度场及温度应力计算

11.4.5诱导缝作用及工作性态分析

11.4.6大坝裂缝稳定性分析

12龙首碾压混凝土拱坝稳定分析及其处理研究

12.1拱坝坝肩、重力坝及推力墩稳定分析

12.1.1大坝稳定分析的特点

12.1.2三维刚体极限平衡法大坝稳定分析

12.2龙首水电站大坝坝肩三维非线性有限元分析

12.2.1三维非线性有限元稳定分析的基本条件

12.2.2坝肩稳定性三维非线性有限元分析

12.2.3研究采用的方案及荷载组合

12.2.4坝体及坝肩(基)变位与应力分布特性

12.2.5坝肩稳定三维非线性有限元分析的结论及建议

12.3坝基基础处理设计研究

12.3.1基础处理及帷幕灌浆设计

12.3.2挡水建筑物安全评价

13结语

致谢

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攻读硕士学位期间完成研究(设计)报告目录

参考文献

附件