泄洪洞進水塔預(yù)應(yīng)力閘墩承載特性研究

1、泄洪洞進水塔預(yù)應(yīng)力閘墩承載特性研究凱1伍鶴皋1沖1周立本2雄2蘇李張(1 . 武漢大學(xué) 水資源與水電工程科學(xué)國家重點實驗室 ,武漢430072 ; 2 . 中國水電顧問集團 中南勘測設(shè)計研究院 ,長沙410014)摘要 :預(yù)應(yīng)力錨固技術(shù)是改善大型弧門結(jié)構(gòu)應(yīng)力狀態(tài) 、優(yōu)化閘墩結(jié)構(gòu)的重要工程措施之一. 針對某泄洪洞進水塔 ,建立了三維數(shù)值模型 ,采用有限元法進行了計算分析 ;以施工期和運行期閘墩混凝 土應(yīng)力狀態(tài)為控制標準 ,進行了預(yù)應(yīng)力方案的比選 ,并進行了錨索張力 、弧門水推力和庫水壓力等 荷載的敏感性分析. 計算結(jié)果表明 :隨著拉錨系數(shù)的增加 ,預(yù)應(yīng)力區(qū)混凝土的壓應(yīng)力數(shù)值增加 ,上 游預(yù)留平孔

2、位置和下游支撐結(jié)構(gòu)位置的應(yīng)力集中程度也增加 ;在預(yù)留平孔附近位置主要受錨索張力影響 ,是應(yīng)力集中區(qū)域 ,需要配置環(huán)形受拉鋼筋 ; 在預(yù)留平孔下游部位 ,弧門水推力和邊墻外庫水壓力造成的拉應(yīng)力區(qū)可以通過錨索張力產(chǎn)生預(yù)壓應(yīng)力得到有效地降低或消除 ;而預(yù)留平孔上游 部位出現(xiàn)的較大拉應(yīng)力 ,則由弧門水推力 、錨索張力和邊墻外水壓力共同作用形成 ,需要加大邊墻 厚度或配置受拉鋼筋.關(guān)鍵詞 :泄洪洞 ; 進水塔 ; 閘墩 ; 預(yù)應(yīng)力錨固技術(shù) ; 拉錨系數(shù) ; 有限元中圖分類號 : tv662 . 2文獻標識碼 : a文章編號 :16722948 x (2008) 0220006206study on lo

3、a d bearing characterist ics of prestressed pier in spill wa y tunnelsu kai1wu he gao1l i cho ng1zho u l i be n2zha ng xio ng2(1 . st at e key l a bo rato r y of wat er re so urce s a nd h ydropo we r engi neeri ng scie nce , wuha n u niv. , wuha n430072 , chi na ; 2 . mi d2so ut h inve sti gatio n

4、, de si gn & re sea rc h in stit ut e , chi ne se h ydro elect ric engi nee ri ngco n sult a nt co mp a ny , cha ng sha 410014 , chi na)abstractpre st re ssed a ncho r t ech nolo gy i s o ne of t he mai n mea sure s to i mp ro ve t he st re sse s st at u s i n la r gera dial gat e a nd to op ti mize

5、 t he pie r st r uct ure . acco r di ng to a n i nt a ke to wer i n spillwa y t unnel , a 32d mo del i s built a nd f em i s a dop t ed . the op ti mizatio n of p re st re ss sche me i s do ne by t he st re sse s st at u s i n pie r co ncret e duri ng t he co n st r uctio n st a ge a nd op e ratio n

6、 p erio d. a nd t he i nf l ue nce of a ncho r t e n sio n , hydra ulic t hr u st o n ra dial gat e a nd t he o ut side wat e r loa d i s a nal yze d. so me co ncl u sio n ca n be draw n f ro m t he re sult s a s follo w s. a s p ull2a nc ho r co efficie nt i ncrea si ng , t he co mp re ssio n st re

7、 ss i n co ncret e beco me s la r ge r , a nd st re ss co nce nt ra2 tio n level nea r t he p rep a re d hole a nd t he bol st er beco me s hi gher . the re i s a st re ss co nce nt ratio n zo ne nea r t he up st rea m p rep a re d hole a nd a nnula r t e n sio n rei nfo rce me nt i s requi re d. th

8、e t e n sio n st re ss zo ne i n t he do w n2 st rea m of p rep a re d hole , w hich i s ca u se d by hydra ulic t hr u st o n ra dial gat e a nd t he o ut si de wat er lo a d , ca n be reduce d by t he a nc ho r t e n sio n . the t e n sio n st re ss zo ne i n t he up st rea m of p rep a red hole i

9、 s t he co mmo n re sult of hydra ulic t h r u st , o ut si de wat er lo a d a nd a ncho r t e n sio n ; a nd t he si de wall i s requi red to be t hic ke r a nd t e n2sio n rei nfo rce me nt i s al so requi red.p ull2a ncho r coeffi2key wordsspillway t un nel ;i nt a ke to wer ;pie r ;p re st re ss

10、ed a ncho r t ech nolo gy ;cie nt ;f em收稿日期 : 2008201215通訊作者 : 蘇 凱 ( 1977 - ) ,男 ,講師 ,博士 ,主要研究方向為地下工程與管道結(jié)構(gòu).7第 30 卷 第 2 期蘇 凱等 泄洪洞進水塔預(yù)應(yīng)力閘墩承載特性研究對于大型弧門閘墩結(jié)構(gòu) ,隨著樞紐泄水建筑物泄水量的不斷增大 、工作水頭的提高以及泄洪洞口尺寸 的增大 ,弧門水推力和閘墩受力也隨之增加 . 由于受 泄洪結(jié)構(gòu)寬度尺寸的限制 ,閘墩尺寸不能加大 ,必將 造成閘墩混凝土應(yīng)力狀態(tài)的惡化 ,采用常規(guī)結(jié)構(gòu)設(shè)計很難滿足結(jié)構(gòu)安全要求. 因此 ,為改善弧門支撐結(jié)構(gòu) 和閘墩的受力條件

11、 ,優(yōu)化閘墩結(jié)構(gòu)設(shè)計 ,確保弧門安 全運行 ,國內(nèi)外水電工程技術(shù)人員開始將預(yù)應(yīng)力技術(shù) 應(yīng)用于大型弧門的混凝土閘墩中 . 在國外 ,閘墩預(yù)應(yīng) 力錨固技術(shù)最早開始應(yīng)用于 20 世紀 50 年代 , 60 年代美國修建瓦納龐 ( wa nap um) 溢洪道時 , 對預(yù)應(yīng)力 閘墩結(jié)構(gòu)進行了比較系統(tǒng)的研究 ;而在我國預(yù)應(yīng)力閘 墩結(jié)構(gòu)最早開始應(yīng)用于葛洲壩水利樞紐 ,并先后應(yīng)用 于龍羊峽 、五強溪 、魯布革 、巖灘 、安康 、水口等水電工 程 . 實踐證明 ,在大型弧門的支撐結(jié)構(gòu)中采用預(yù)應(yīng)力錨固技術(shù) ,有利于改善閘墩的應(yīng)力狀態(tài) ,可以有效的 限制閘墩的變形 ,降低工程造價 ,保證工程安全運行 , 是較為合

12、理的工程措施 . 但是目前關(guān)于預(yù)應(yīng)力閘墩的 設(shè)計方法 ,主要參考國內(nèi)外工程的實踐經(jīng)驗和依照其 它相關(guān)行業(yè)的設(shè)計規(guī)范進行 ,在水工預(yù)應(yīng)力錨固設(shè)計規(guī)范中也僅僅給出了原則性設(shè)計建議 127 .由于弧門支撐結(jié)構(gòu)為空間結(jié)構(gòu) ,在弧門水推力 、 吊頭荷載等作用下 ,呈三向受力狀態(tài) ,同時考慮到混 凝土結(jié)構(gòu)的收縮 、徐變以及溫度作用等 ,其應(yīng)力分布 比較復(fù)雜 . 在我國應(yīng)用預(yù)應(yīng)力技術(shù)的初期 ,閘墩按照全預(yù)應(yīng)力方案設(shè)計 ,即鋼筋混凝土閘墩中的主拉應(yīng)力 全部由施加 預(yù)壓 應(yīng)力 承 擔(dān) , 很 不 經(jīng) 濟 , 自 1980 年 開 始 ,我國在工程設(shè)計中對于預(yù)應(yīng)力閘墩結(jié)構(gòu)已經(jīng)開始 采用部分預(yù)應(yīng)力設(shè)計 .當采用部分

13、預(yù)應(yīng)力設(shè)計時 ,一般需要遵守以下設(shè)計原則 4 ,7 : ( 1) 首先應(yīng)從結(jié)構(gòu)強度 、變形 、裂縫控制 、 運行要求 、施工條件 、技術(shù)經(jīng)濟等方面綜合分析 ,論證 采用預(yù)應(yīng)力技術(shù)的必要性和合理性 ; ( 2) 采用部分預(yù) 應(yīng)力設(shè)計 ; (3) 在正常使用極限狀態(tài)條件下 ,一般允許 結(jié)構(gòu)中出現(xiàn)不大于 0 . 5 倍的混凝土抗拉強度的拉應(yīng) 力 ,或者不大于 0 . 10 . 2 mm 的裂縫 ,并采用預(yù)應(yīng)力 和非預(yù)應(yīng)力筋混合配筋 ,并且非預(yù)應(yīng)力筋用量較多 ; (4) 采用承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)兩種 狀態(tài)進行設(shè)計核算 ,需要滿足構(gòu)造和施工工藝要求 ; (5) 綜合考慮材料 、張拉技術(shù) 、

14、張拉設(shè)備等影響 ,經(jīng)濟 合理的選擇預(yù)應(yīng)力體系 ,其中支撐結(jié)構(gòu)尺寸 、錨索布 置方式 、錨索張力等需要通過優(yōu)化設(shè)計 ,模型試驗 、有 限元數(shù)值計算均可作為方案選擇和優(yōu)化的輔助手段.結(jié)合某泄洪洞進水塔 ,建立了包含基巖 、錨索 、支撐鋼梁 、閘墩混凝土等在內(nèi)的三維有限元數(shù)值模型 ,以施工期和運行期閘墩混凝土結(jié)構(gòu)應(yīng)力為控制標準 , 進行了不同預(yù)應(yīng)力方案間的比較分析 ,分析了弧門水 推力 、錨索張 力和 閘墩 邊 墻外 庫水 壓 力等 荷載 的 影 響 ,并對閘墩結(jié)構(gòu)配筋提出了建議 .1結(jié)構(gòu)布置某水電站屬一等大 ( 1) 型工程 ,泄洪洞布置在右岸 ,由進水渠 、塔式進水口 、無壓隧洞和挑流鼻坎等部

15、分組成 .(a) 進水塔縱剖面圖( b) 進水塔 300 . 0 m 高程剖面圖8三 峽 大 學(xué) 學(xué) 報 (自 然 科 學(xué) 版)2008 年 4 月即接近弧門支鉸位置的混凝土應(yīng)力較大 ,遠離弧門支鉸位置的拉應(yīng)力數(shù)值較小 ,同時考慮到施工方便等原 因 ,在平面上預(yù)應(yīng)力錨索采用平行或傾斜方式靠近流 道內(nèi)表面布置. 因此 ,工程在立面上布置 5 束錨索 ,將 上游錨頭放置在閘墩邊墻中 ,并呈輻射狀布置 ,最大 擴散角為 13 . 5,在平面上 ,采用平行布置方式 ,在靠 近流道內(nèi)表面布置兩排錨索 ,見圖 1 ( c) 、( d) ,其中預(yù) 應(yīng)力錨索設(shè)計參數(shù)詳見表 1 .計算分析模型2根據(jù)進水塔結(jié)構(gòu)布

16、置詳圖 ,建立了包含基巖 、錨索 、支撐鋼梁 、閘墩混凝土的有限元計算模型 ,詳見圖2 ,其中混凝土和基巖采用 8 節(jié)點實體單元模擬 ,錨索 采用 2 節(jié)點桿 單 元模 擬 , 支撐 鋼梁 采 用板 殼單 元 模 擬.( a) 進水塔模型( 左半部分)( b) 錨索模型( 立面)圖 2 計算模型(c) 局部坐標系和應(yīng)力控制線圖 1 泄洪洞進水塔結(jié)構(gòu)詳圖與錨索布置圖進水塔尺寸為 47 . 0 m 15 . 0 m 64 . 5 m (長 寬高) . 弧形工作門孔口尺寸為 8 . 0 m 10 . 0 m ,采用 潛孔式弧形鋼閘門 ,其半徑為 16 . 0 m . 檢修閘門為平 板疊梁門 . 進水

17、塔后接無壓隧洞 ,斷面采用城門洞型 , 尺寸為 8 . 0 m 13 . 5 m (高 寬) ,頂拱中心角 120. 進 水塔閘墩采用預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu) ,樁號泄 0 + 000 . 000泄 0+ 024 . 000 閘墩厚 3 . 5 m ; 樁號泄 0 + 024 . 000 泄 0+ 047 . 000 高 程 323 . 0 m 以 上 閘 墩 厚 3 . 5 m , 高 程323 . 0 m 以下厚 4 . 5 m. 弧門支鉸支撐于鋼支撐結(jié)構(gòu) 上 ,鋼支撐結(jié)構(gòu)尺寸為 3 . 30 m 4 . 96 m ( 寬 高) . 進 水塔結(jié)構(gòu)詳見圖 1 (a) 、( b) .由以往預(yù)應(yīng)力閘墩數(shù)值分析

18、和模型試驗結(jié)果可 以看出 123 :對于預(yù)應(yīng)力閘墩 ,在立面上 ,弧門水推力引起的主拉應(yīng)力方向與弧門水推力方向基本相同 ,且 拉應(yīng)力數(shù)值隨著與支撐結(jié)構(gòu)距離的增加而逐漸減小 ,應(yīng)力衰減梯度與支撐結(jié)構(gòu)尺寸 、閘墩的厚度等因素有 關(guān) . 在距支撐結(jié)構(gòu)上游不大范圍內(nèi) ( 23 m) ,拉應(yīng)力 數(shù)值及應(yīng)力梯度都很大 ,距離支撐結(jié)構(gòu)一定距離 ( 約10 m 左右) 后 ,拉應(yīng)力數(shù)值顯著降低. 同時考慮到錨 索越長 ,預(yù)應(yīng)力損失越大 ,為節(jié)約鋼材 ,簡化施工 ,將 上游錨頭放置于閘墩中間某適當位置 ,而沒有必要放在閘墩的上游面. 在平面上 ,靠近流道的閘墩內(nèi)表面 ,3分析方案弧形閘門預(yù)應(yīng)力閘墩結(jié)構(gòu)設(shè)計中一般

19、將拉錨系數(shù) (永存張力/ 正常蓄水位弧門全關(guān)擋水時的水推力) 作為結(jié)構(gòu)設(shè)計的經(jīng)濟指標 . 目前 ,對于拉錨系數(shù)大小 的取值規(guī)范沒有明確規(guī)定 ,國內(nèi)已建工程一般設(shè)計標 準偏高 ,通常選用拉錨系數(shù)為 2. 02. 5 ,個別高達3. 0左右 ,國外類似工程一般取 1 . 21 . 8 . 從結(jié)構(gòu)受力角 度分析 ,拉錨系數(shù)越大 ,由錨索張力產(chǎn)生的壓應(yīng)力儲 備越大 ,抵抗弧門水推力的能力越強 ,擋水期間在預(yù) 應(yīng)力混凝土中產(chǎn)生的拉應(yīng)力數(shù)值越小 ,出現(xiàn)拉裂縫隙 的可能性越小 ;但上下游錨頭附近的局部應(yīng)力集中程度越嚴重 ,應(yīng)力梯度越大 ,局部混凝土破壞的可能性 越大 . 從施工技術(shù)角度分析 ,拉錨系數(shù)越大

20、,施工張拉 和預(yù)應(yīng)力損失控制的難度越大 ,建設(shè)成本也越高 .根據(jù)閘墩部分預(yù)應(yīng)力設(shè)計的一般原則 ,采用以下 兩個標準進行預(yù)應(yīng)力方案的選擇 : ( 1) 施工期錨索超張拉噸位時閘墩混凝土局部不發(fā)生拉壓破壞 ; ( 2) 正 常蓄水位弧門擋水工況時預(yù)應(yīng)力區(qū)混凝土拉應(yīng)力不 超過 0 . 5 倍混凝土抗拉強度 (工程采用 c40) . 其中正9第 30 卷 第 2 期蘇 凱等 泄洪洞進水塔預(yù)應(yīng)力閘墩承載特性研究中不考慮回填混凝土作用 ,錨索超張拉系數(shù) ( 超張拉噸位/ 永存噸位) 為 1 . 28 ,詳見表 1 .常蓄水位弧門全關(guān)擋水工況時弧門水推 力 為 48 812kn ,錨索上游錨頭預(yù)留平孔直徑為

21、 1 . 6 m ,計算過程表 1 錨索預(yù)應(yīng)力方案布置 (單側(cè))預(yù)應(yīng)力方案錨索配置超張拉張力/ kn控制張力/ kn永存張力/ kn拉錨系數(shù)30j 15 . 2 mm33j 15 . 2 mm36j 15 . 2 mm方案 1方案 2方案 35 層 2 排5 層 2 排5 層 2 排5 2945 8236 3525 0425 5466 0504 1344 5474 9611 . 6941 . 8632 . 033從圖 3 可以看出 ,在閘墩內(nèi)表面位置沿著應(yīng)力控制線方向 ,3 個方案的應(yīng)力分布特征規(guī)律基本相同 ,以方案 1 為例進行分析 . 從圖中可以看出 ,以預(yù)留平 孔為界 (見圖 3a) ,

22、應(yīng)力分布線可以分為兩部分 : 預(yù)留平孔上游部分 ( 前半段) 和預(yù)留平 孔下 游 部分 ( 后 半段) . 在預(yù)留平孔上游部分 ,由于距預(yù)應(yīng)力錨索位置較 遠 ,受錨索張力影響較小 ,混凝土有拉有壓 ,但應(yīng)力數(shù) 值很小 . 在預(yù)留平孔下游部分 ,按照其應(yīng)力分布特征 又可以分為 3 段 : 預(yù)留平孔影響段 、應(yīng)力穩(wěn)定分布段 和下游 錨固 應(yīng) 力集 中段 , 其 分布 寬 度分 別 約 為 1 . 0 m 、6 . 0 m 和 1 . 6 m. 對于預(yù)留平孔影響段 ,其應(yīng)力梯度 最大 ,在寬度 1 . 0 m 范圍內(nèi) ,應(yīng)力從 1 . 63 m pa 迅速變 化至約 - 3 . 0 m pa ,局部

23、應(yīng)力梯度達到了 4 . 63 ; 對于 應(yīng)力穩(wěn)定分布段 ,其混凝土壓應(yīng)力分布相對平緩 , 并 沿著 應(yīng) 力 分 布 線 逐 漸 增 大 , 從 - 3 . 0 m pa 增 大 到- 4 . 2 m pa ,平均應(yīng)力梯度約為 0 . 2 ;對于下游錨固應(yīng) 力集中段 ,混凝土壓應(yīng)力迅速增加 , - 4 . 2 m pa 增加到了 - 9 . 0 m pa ,平均應(yīng)力梯度約為 3 . 0 .同時 ,比較混凝土應(yīng)力分布可以看出 , 3 個方案 的主要差別體現(xiàn)在預(yù)留平孔下游部分 ,隨著錨索張拉 噸位的增加 ,即拉錨系數(shù)的增加 ,預(yù)留平孔影響段的 最大拉應(yīng)力和下游錨固應(yīng)力集中段的最大壓應(yīng)力數(shù) 值均 有

24、所 增 加 , 分 別 為 1 . 63 m pa 、1 . 81 m pa 、1 . 99m pa 和 - 9 . 0 m pa 、- 11 . 37 m pa 、- 12 . 39 m pa ,其應(yīng) 力梯度 也 有 明 顯 增 加 , 分 別 從 4 . 63 增 加 到 5 . 27 、5 . 75和從 3 . 0 增加到 4 . 12 、4 . 49 ; 而預(yù)應(yīng)力穩(wěn)定分布 段的壓應(yīng)力儲備也有明顯的增加 ,壓應(yīng)力數(shù)值分別為- 3 . 0 - 4 . 2 m pa 、- 3 . 46 - 4 . 78 m pa 、- 3 . 76- 5 . 20 m pa .在正常蓄水位 ( 355 .

25、0 m) 弧門全關(guān)擋水工況時 ,泄洪洞進水塔 主 要承 受結(jié) 構(gòu)和 設(shè) 備自 重 、庫水 壓 力(作用于上 、下游墻和左 、右邊墻外表面以及弧門前段 流道內(nèi)表面) 、基底揚壓力 、錨索永存張力和弧門水推力等荷載 ,是結(jié)構(gòu)正常使用狀態(tài)的控制工況 , 3 個方案的應(yīng)力分布比較分析見圖 4 .從圖 4 可以看出 ,3 個方案的應(yīng)力分布規(guī)律基本 相同 . 在預(yù)留平孔上游部分 ,閘墩主要表現(xiàn)為拉應(yīng)力4計算分析在施工期 ,閘墩混凝土在錨索張力 (超張拉噸位)和結(jié)構(gòu)自重作用下 ,主要呈現(xiàn)受壓狀態(tài) . 根據(jù)弧門水 推力方向 ,建立局部坐標系 ox y, 并以 ox為應(yīng) 力控制線方向 (見圖 2c) ,對閘墩內(nèi)

26、表面的 ox方向 的正應(yīng)力進行了分析比較 ,見圖 3 ,其中豎軸 ( 應(yīng)力)單位為 m pa ,橫軸單位為 m.圖 3 施工期預(yù)應(yīng)力閘墩應(yīng)力分布10三 峽 大 學(xué) 學(xué) 報 (自 然 科 學(xué) 版)2008 年 4 月小 ,因而也充分說明了其它兩個方案的預(yù)壓應(yīng)力儲備都是足夠的.因此 ,綜合考慮施工期和運行期的閘墩結(jié)構(gòu)應(yīng)力 狀態(tài) ,建議采用較低的拉錨系數(shù) ,即方案 1 .5荷載敏感性分析從以上分析可以看出 : 對于泄洪洞進水塔閘墩 ,以上游預(yù)留平孔為界 ,其應(yīng)力分布表現(xiàn)為明顯的分段 特性 ,拉應(yīng)力區(qū)主要出現(xiàn)在預(yù)留平孔上游段和靠近預(yù) 留平孔附近. 為了分析不同荷載作用對閘墩應(yīng)力狀態(tài) 的影響 ,在方案

27、1 的基礎(chǔ)上 ,分別在模型中單獨施加 錨索張力 (永存噸位) 、弧門水推力和庫水壓力 ,計算 結(jié)果詳見圖 5 .圖 4 弧門擋水期閘墩應(yīng)力分布狀態(tài) ,其拉應(yīng)力數(shù)值隨著拉錨系數(shù)的增大而增大 ,但是差別較小 , 最大分別為 1 . 137 m pa 、1 . 149 m pa 和1 . 173 m pa . 在預(yù) 留平 孔 下游 位置 , 除 了靠 近 預(yù)留 平 孔位置的混凝土出現(xiàn)了局部拉應(yīng)力外 ,其它區(qū)域的混凝土均處于受壓狀態(tài) ,并且隨著拉錨系數(shù)的增加壓應(yīng)力數(shù)值逐漸 增大 , 最 大數(shù) 值出 現(xiàn) 在靠 近支 撐 鋼梁 位 置 ,分別為 - 6 . 37 m pa 、- 6 . 93 m pa 和

28、 - 7 . 40 m pa .例如 :方案 1 中除了靠近預(yù)留平孔的 0 . 30 . 5 m 范 圍內(nèi)出現(xiàn)了一定的拉應(yīng)力外 ,其它區(qū)域的混凝土均處 于壓應(yīng)力狀態(tài) ,大部分混凝土壓應(yīng)力在 - 1 . 0 m pa - 5 . 6 m pa 范圍內(nèi) ,是混凝抗壓強度標準值的 3 . 70 %20 . 74 % ,說明混凝土的壓應(yīng)力儲備是足夠的 . 由于 方案 1 的錨 索張 拉噸 位 最小 , 產(chǎn) 生的 預(yù)壓 應(yīng) 力也 最圖 5預(yù)應(yīng)力閘墩承載特性分析11第 30 卷 第 2 期蘇 凱等 泄洪洞進水塔預(yù)應(yīng)力閘墩承載特性研究從圖 5 (a) 可以看出 : 在錨索預(yù)應(yīng)力單獨作用下 ,在預(yù)留平孔上游部

29、分出現(xiàn)了一定的拉應(yīng)力區(qū) ,數(shù)值不 大 ,在 0 . 30 . 4 m pa 范圍內(nèi) ;預(yù)留平孔孔口偏下游位 置附近 ,出現(xiàn)了較大的拉應(yīng)力數(shù)值 , 最大值為 1 . 401m pa ,但是應(yīng)力衰減很快 ,在寬度約 0 . 81 . 0 m 范圍 內(nèi)迅速衰減到 - 2 . 0 m pa .從圖 5 ( b) 可以看出 :在弧門水推力單獨作用下 , 閘墩混凝土整體呈現(xiàn)受拉狀態(tài). 越靠近支撐鋼梁 ,受 弧門水推力的影響越大 ,并在靠近鋼梁位置混凝土拉 應(yīng)力數(shù)值達到最大 ,為 3 . 288 m pa ,但是在朝著上游 寬度約為 2 . 0 m 范圍內(nèi)迅速衰減到 1 . 0 m pa 以下 ,局部應(yīng)力梯

30、度為 1 . 2 左 右 , 而在 預(yù) 留平 孔的 上 下游 位 置 ,拉應(yīng)力數(shù)值均在 0 . 15 m pa 以下 ,說明在距離支撐 鋼梁較遠處 (約 10 m) 弧門水推力的影響非常小 .從圖 5 (c) 可以看出 :在庫水壓力單獨作用下 ( 外 水壓力約 55 m) ,進水塔左右邊墻表現(xiàn)出明顯的受彎特征 ,在閘墩內(nèi)表面靠近上下游邊墻位置 ,呈現(xiàn)壓應(yīng) 力狀態(tài) ,尤其 是 在下 游靠 近支 撐 鋼梁 位置 壓 應(yīng)力 最 大 ,為 - 5 . 05 m pa ;在閘墩預(yù)留平孔偏下游的空腔內(nèi) 表面位置 ,出現(xiàn)了較大的拉應(yīng)力區(qū) , 其中大小為 0 . 81 . 40 m pa 的拉應(yīng)力區(qū)域分布在預(yù)留平孔附近寬度約 10 m 的范圍內(nèi) ,是閘墩內(nèi)表面拉應(yīng)力區(qū)域的主要 組成部分 .比較圖 5 ( a) 、( b) 、( c) 可以看出 , 弧門水推力和 庫水壓力作用下的閘墩拉應(yīng)力分布規(guī)律截然不同. 預(yù) 留平孔口附近主要受錨索張力和庫水壓力影響 ,是應(yīng)力集中區(qū)域 ,應(yīng)力變化劇烈 ,應(yīng)力梯度最大 ,需要配置 環(huán)形受拉鋼筋. 對于預(yù)留平孔下游部位 ,靠近預(yù)留平 孔處的拉應(yīng)力由庫水壓力和弧門水推力引起 ,在靠近 支撐鋼梁部位的拉應(yīng)力則主要受弧門水推力影響 ,這 兩部分拉應(yīng)力區(qū)均可以由錨索張力產(chǎn)生預(yù)壓應(yīng)力得到有效地降低