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   科技成果

拱 坝 设 计
     
拱坝设计
拱坝计算技术
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锯槽成墙技术
工程咨询
地下厂房

  中水东北勘测设计研究有限责任公司在白山拱坝设计引用了很多新技术,并有自己的许多创新点。
  1.1 坝型选择合理。白山大坝坝型选择时密切结合坝址处河谷的地形地质特点,合理的选择了既安全又经济的重力拱坝坝型。白山坝址河谷并不是一个狭窄的河谷,它为一个不对称的"V"字型河谷,谷底宽60~120m,两岸岸坡1:2~1:1.6,所设计的白山拱坝弧高比4.53。统计国内外已建的225座拱坝中,多数拱坝建在较狭窄的河谷中,拱坝的弦高比在2~3间,仅有少数的拱坝弦高比大于4.0,约占拱坝总数的8%。由于白山拱坝拱向推力很大,选择太薄的拱坝是不适宜的。但白山坝址地质条件很好。对于一个是整体空间结构的拱坝坝型,除了能充分利用混凝土材料的抗压抗拉强度外,还能利用两岸坚硬的岩体抵御巨大的水压力荷载,所以选择重力拱坝的坝型是合理的。充分利用了当地有利的地形地质条件。
  建设白山拱坝时,国内超过百米的拱坝只有一个凤滩工程正在建设(空腹重力拱坝,高112.5m,建设时间1970~1979年)。在国外,有一些类似的坝已建成或在建。如已建成的津巴布韦和赞比亚合建的卡里巴双曲拱坝,高128米,弦高4.50,建设时间1955~1960年;当时在建的如前苏联萨扬舒申斯克重力拱坝,高242m,弦高比4.45。白山坝型的选择也是考虑了当时的国外先进经验。
  1.2 拱坝计算先进技术的应用
  白山拱坝之所以成功,是因为我们拥有了拱坝计算的先进理论和先进技术。
  拱坝应力分析的拱梁分载法(试载法)早先是美国垦务局提出的拱坝应力分析方法,最初是人工手算的,计算量很大。国外在60年代已有利用电子计算机实现该方法的报导,但其算法及程序未见公开发表。
  1972年,由于白山电站大坝设计的需要,中水东北勘测设计研究有限责任公司与吉林大学合作,在我国首先实现了用电子计算机进行拱坝多拱梁分载法的计算。
  采用壳体理论及变分原理建立了多拱梁分载法的理论基础,利用矩阵法建立了计算模式。使之适于程序化。并在1975年白山拱坝设计中使用了该程序,并取得了很好的效果。
  1976年后,国内很多大中型拱坝设计计算中都使用了该程序,受到了较高的评价。1982年被水电部审定为全国推荐程序之一。1984年又补充了拱坝分期蓄水和分期施工的内容,使这一程序达到国际水平。1985年获国家科技进步三等奖。
  1.3 枢纽布置先进
  由于有先进的计算技术,使拱坝的水工枢纽布置先进。在白山拱坝坝身中开了二层泄洪孔的方案,使坝身兼有泄洪和挡水双重功能。因而减少了专门的泄洪建筑物,从而使工程量和工程造价大为减少。
  白山拱坝所以能这样布置,是因为开孔后坝身的应力分布情况可以通过计算机精确的描绘出来,消除了坝身开孔使应力集中的顾虑,使坝身开孔有了理论依据。
  1.4 坝剖面设计具有自己的特点
  一般拱坝设计,上游面往往在1/3坝高以内做成侧坡断面。而白山拱坝采用了2/3坝高以下设1:0.1的侧坡断面。这种做法的优点是方便了坝顶上溢流设施的布置,可以使下游坝坡放缓,从而改善了溢流时的水力学条件。这种布置需要和"分期施工、分期蓄水"的措施相配合,使大坝在施工期有部分库水压力与坝的自重压力相平衡,使大坝下游坝趾处不产生拉应力。因为有较大的侧坡存在。如果施工到一定坝高时上游无水压力平衡,则下游坝趾处将产生不允许的拉应力。而在水库满蓄后,由于上游面有较大的自重压力与库水压力相平衡,从而使大坝在上游坝踵处也不产生拉应力。这就是白山剖面自己独创的特点之一。从而在应力上满足了规范的要求。
  1.5 泄洪消能方式先进
  泄洪建筑物布设在坝身中,共有7个泄流孔分二层间隔布置。溢流水舌横向扩散、纵向分层,水流在空中交叉和碰撞,消除了巨大的能量,减少了对河床的冲刷,简化了下游泄洪的消能设施。泄流过程中下游的雾化现象还待处理。
  高孔溢流面还采用了陡坝大空腔掺气减蚀措施,避免了高速水流下(Vmax=46m/s)溢流面混凝土的气蚀破坏和震动。