陈 微

(方正县双凤水库综合服务中心，黑龙江 方正 150800)

1 工程概况

某混凝土拱坝采用C20堆石混凝土拱坝挡水，枢纽建筑物包括拦水坝、坝身泄洪底孔、电站厂房和坝前护坦组成。大坝坝高97.00m，坝顶高程1042.5m，坝顶宽度5.0m，坝顶弧长186.62m。大坝下游设置混凝土护坦，护坦长40m，宽48.0m，厚度4.0m。防渗体系采用固结加帷幕的组合防渗形式。碾压混凝土拱坝有限元网格剖分图，见图1。

图1 碾压混凝土拱坝计算模型单元剖分图

2 温度应力分析有限元原理[2]

按混凝土拱坝设计规范，拱坝运行期温度荷载计算表达式如下：

Tm=Tm1+Tm2-Tm0

(1)

Td=Td1+Td2-Td0

(2)

式中：Tm为平均温度变化值；Td为等效线性温度差。

Aa=(Ta7-Td1)/2

(3)

式中：Aa为多年气温年变幅，考虑日照因素定义Aa=11.95℃。

库水位作用时，平均温度变化表达为下：

Tm2=±ρ1Ae

(4)

Td2=0

(5)

当L≥10m时

(6)

3 工程实例

3.1 坝体体型参数

某双曲拱坝体型参数见表1。

表1 双曲拱坝体型参数

3.2 应力控制标准[3]

应力控制标准系数值，见表2。基本组合时允许最大主压、拉应力为5.7MPa和1.2MPa。特殊荷载组合时允许最大主压、拉应力为6.7MPa和1.5MPa。

表2 应力控制标准系数值

3.3 坝体混凝土

坝体混凝土容重24kN/m3，弹性模量25500MPa，泊松比0.16，温度线胀系数0.00001。

计算采用气象资料有：多年平均气温17.9℃，1、7月多年月平均气温为7℃和27℃。

3.4 计算工况[4]

1)工况1：自重+扬压力+泥沙压力+静水压力+浪压力+正常温降。

2)工况2：自重+扬压力+泥沙压力+静水压力+浪压力+正常温升。

3)工况3：自重+扬压力+泥沙压力+静水压力+浪压力+动水压力+正常温升。

4)工况4：动水压力+正常温升。

5)工况5：自重+扬压力+泥沙压力+静水压力(校核水位)+动水压力+浪压力+正常温升。

4 拱坝拱梁分载法计算分析

4.1 封拱温度17℃

坝体应力采用4向变位调整的拱梁分载法[5]进行计算，分别取不同封拱温度进行计算，以确定最佳封拱温度。……