天生桥一级水电站大坝面板应力应变分析

天生桥一级水电站大坝面板应力应变分析

广西水利水电GUANGXIWATERRESOURCES＆HYDROPOWERENGINEERING2015(2、·工程整治·天生桥一级水电站大坝面板应力应变分析胡召根(天生桥一级水电开发有限责任公司水力发电厂，贵州兴义562400)【摘要】针对天生桥一级水电站钢筋混凝土面板堆石坝投运以来，钢筋混凝土面板曾发生过多次挤压破坏的问题。通过对1999~2013年监测数据统计，分析钢筋混凝土面板应力应变分布规律、发展趋势和增长速率，探讨其挤压破损机理，为大坝面板破损修补提供参考依据，确保大坝安全运行。【关键词]天生桥一级水电站；钢筋混凝土面板；应力应变；分析[中图分类号]TV698．11【文献标识码】B[文章编号】lOO3—151o(2o15)o2—0053—05变计组，共计84支应变计(现存54支正常观测)，在l工程概况面板R1、R9、R25、L6、L14、L25的不同高程处共埋天生桥一级水电站位于贵州安龙县与广西隆设了l5支无应力计(现存11支正常观测)，用以监林县交界的南盘江干流上，是红水河梯级开发的龙测面板混凝土的应力应变隋况。头电站；大坝为混凝土面板堆石坝，最大坝高178In面板钢筋应力：在面板R1、R4、R9、R15、R25、(坝顶高程791m)，坝顶长1104in，坝体填筑量为L3、L6、L14、L25的不同高程内埋设36组共72支钢1800万m。，大坝堆石体主要由垫层料、过渡料、主筋计(现存61支正常观测)。堆石区和次堆石区组成。钢筋混凝土面板(共69面板温度：在面板R2、R10、L5、L13的不同高程块，每块宽16n1)分3期浇筑，680m高程以下为一埋设27支温度计(现存20支正常观测)。期面板，1997年5月浇筑完成；746Ill高程至680m高程为二期面板，1998年8月浇筑完成；787．3Ill高3监测资料分析程至746m高程为三期面板，1999年3月浇筑完成；采用1999～2013年的实测资料，对大坝混凝土面板厚度从顶部0．3Ill渐变到底部0．9Ill，混凝土面面板的应力应变规律进行分析。板的混凝土强度等级为C25，抗渗等级为WI2，钢筋3．1水平向钢筋应力网格间距20am，混凝土保护层厚度为15cm，配图1～3分别表示了3个典型钢筋计所测得水平筋率0．3％一0．4％。三期面板L16一R21为双层网格向应力的时程曲线，其中，SBH12位于河床中部(o+钢筋，其余面板钢筋均为单层网格布置，总面积为629桩号、713in高程)二期面板内，钢筋应力为受17．2万in，混凝土浇筑量为l1．32万in。压，近年来实测应力随库水位变动而有规律波动，测值约为40～60MPa，在库水位较高时，钢筋应力较2监测仪器布置小，库水位较低时则钢筋应力较大，测值随时间变天生桥一级面板堆石坝监测设施包括：环境化不大。SBH21位于(0+725桩号、778In高程)三量、变形控制网、外部变形、坝体内部变形、面板脱期面板顶部，该处面板钢筋同样承受两岸向河床中空、面板垂直缝及周边缝、面板应力应变及温度、渗央部位的水平挤压作用而呈现压应力，在2003年面监测流等项目；其中面板应力应变监测仪器有：无板挤压破损后压应力明显减小，近年来实测应力随应力计、应变计、钢筋计及温度计。库水位变动而有规律波动，测值约为20～60MPa，总面板混凝土应力应变：在面板R1、R4、R9、R15、体表现为库水位较高时钢筋应力较大，库水位较低R25、L3、L6、L14、L25的不同高程处共埋设27组应时则钢筋应力较小，峰值变化相对库水位变化来说【收稿日期】2014-12-30[作者简介】胡召根(1983-)，男，贵卅I省盘县人，天生桥一级水电开发有限责任公司水力发电厂T程师，学士，从事水工建筑物管理工作。53n胡召根：天生桥一级水电站大坝面板应力应变分析有所滞后。SBH27位于(1+029桩号、778nl高程)问部位中上部面板。最大值位于0+730m、745m左岸三期面板顶部，钢筋计实测应力为拉应力，近高程(二、三期面板交界)附近，1999年5月钢筋最年来实测应力随库水位变动而有规律波动，波动幅大水平向应力为141MPa，2003年5月增加至191．7度较河床部位小。MPa，2013年5月增加至197MPa，呈逐渐增加但越图4～6为不同时段(1999、2003、2013年)实测来越缓慢的发展趋势，2003年以后增幅较小，河床钢筋应力分布图，面板水平向钢筋应力表现为河床部位部分面板由于经历了多次的挤压破坏及修复中间部位受压，两岸部位受拉，压应力较大的分布处理。因此，其钢筋压应力测值的变化情况难以真区域为桩号0+600～0+800、700ITI高程以上河床中实反映面板的应力变化规律。7901一水位／780一应／F～i-t-、j；、⋯f越一一4l＼⋯．、77O700、J、，、，I_⋯一一—V2一=750l；V一74o霆730、一一弋●L!=＼．．_’、!=!=!：。一jIl．7207l0200~／1／3200Z／1／32004／1／3f2oo671／32ooa／1／320to／l／3201t／1／3700图1钢筋计SBH12水平向应力测值时程曲线i一1一一—-水位，m‘一lI_，＼r，＼A了^瓜f，L，＼八鼢八⋯～一／l■一一——]—豫力，H’J上l。’1rIT1-i弭I明‘I1l。-Ir’fJr]。’l’V}l1l2ood4／22002／4／2’2004／4／22006／4／2zoo~／4／22010／4／2zo12~'4／ef图2钢筋计SBH21水平向应力测值时程曲线}lIj【ll一，=f▲‘．一i一A．』．．^f，、、_i，，＼ⅢImⅢⅢⅢmⅢ堇Ⅲ量／恒．Ⅲ呈堇目一挺～i．7Il——ll＼1、TTr＼I'丫＼{一、、rr一'■，r．}一f／、，77一—7’一——7lf1i，tVl、f、fIViVff’，、，llJ＼{lT一⋯_『～!T—VUI／]-⋯⋯一÷一～一一一～⋯⋯～7，Vl。I⋯～j一⋯一；一一．Jj⋯il-Lk-r1‘‘．roop⋯／4⋯／2～}2一o～o／4／212oo{／4／27～i7i7i一一r⋯i0~t4122010／4／2201~4-／-~'4／2ttra13期图3钢筋计SBH27水平向应力测值时程曲线图4面板水平向钢筋应力分布(1999年12月)54n广西水利水电GUANGXIWATERRESOURCES&HYDROPOWERENGINEERING2015(2)●／下一／c～l且H15：33{》说明：／／删)-9r、1．SBH、ZBHY~水平方向sHj：妊／韵'-＼7．1lBHO：一联0、莉、鬻s：8_1jH0：3。4；鸯蛊量嫠荔譬的测值!llI，T口—／—{，、、／1一1玳4SB；1孙严l驵／f’一f妻隶山一，一～：％＼7rⅢ一砰3{ZE—l＼幽30|一7、9Jj5t、＼～rz32《5、{讴⋯；f姥f蓐，11＼～～U卜：、旧【1|砥{’0扮螽姜I蠡2I1【宰{1器肇1盘罕蠡竺宰l嚣导零图5面板水平向钢筋应力分布(2003年5月)，，I婴‘0：一‘o说明：}BM：29碴1]6}鼬～i．SBH、ZBH为水平方向：～／、0sBM星旁———卜L噜，1sBH0：车t_r＼3．均取上层钢筋计的测值■J●4柚／●＼一一一9-M附、钳{5：＼＼一／、，EL746．0_Jl}I2i＼鼬、f一、_一，／／，／r一4，fj一卜3{0、q1{sBB姒}}【il23：：一}／．64H一B冁H。韭09·：黔Rf、＼＼：＼0：坏为{—2f'f墓嵩I腧＼＼＼～，，／)21～。●一一；m4f：{)1砸⋯嘣_r搬’4：整c糊，1图6面板水平向钢筋应力分布(2013年5月)3．2顺坡向钢筋应力MPa。顺坡向最大压应力在1999年约为136MPa，SBPIO(桩号0+629，658．5m高程)位于一期面2003年为147MPa，2013年为187MPa。板顶部、河床中间部位，该部位高程较低，在自重、3．3水平向混凝土应变水压等作用下，该部位面板总体受压，蓄水初期压图7～1O分别表示了4个典型混凝土应变计所力呈逐渐减小状态，2002～2007年应力随库水位波测得水平向的时程曲线，图11～13则表示了水平向动而波动，压应力为120～125MPa，2008年后呈现应变在不同时段(1999、2003、2013年)的分布。逐年增加趋势，但增幅不大，近期最大测值约140SGH9(桩号0+630，638m高程)位于一期面板、MPa，小于前期实测最大压应力。河床中间部位，该部位面板在水平向为受压，近期SBP21(桩号0+629，778In高程)位于三期面板测值处于小幅波动状态，在300310之间。顶部、河床中央偏左岸部位。由于该部位坝体沉降SGH11(桩号0+630，683In高程)位于二期面板底和向下游位移，并在施工期出现面板脱空现象，面部、河床中间部位，该部位面板在水平向表现为受板呈现向下游的弯折变形。因此，该部位顺坡向受压，测值发展变化趋势为逐年缓慢增加，目前在拉，实测拉应力240280MPa，且随着水位的波动而530～540间小幅波动。SGH20(桩号0+726，745In波动，当库水位较高时拉应力较大，水位下降时拉高程)位于三期面板底部、河床中问部位，该部位面应力变小。板在水平向表现为受压，在2003年面板挤压破损后SBP27(桩号1+029，778in高程)位于三期面板压应变明显减小，近年来实测应变随库水位变动而顶部、靠近左岸岸坡。该部位面板也为受拉状态，有规律波动，测值发展变化趋势为逐年缓慢减小。但拉应力相对较小，为0～30MPa，随水位升降小幅SGH25(桩号0+854，778Ill高程)测点位于三期面板波动。面板顺坡向钢筋应力分布表现为面板中低顶部附近、河床中部偏向左岸，该部位也为受挤压部位受压、坝顶部位受拉，顺坡向压应力最大值均区，其测值在100～200间波动。位于一期面板中下部，顺坡向最大拉应力位于河床从图11～13不同时段的面板水平向实测应变分中间部位面板顶部高程，符合一般规律。从数值上布图可以看出，面板混凝土水平向应变表现为受看，1999年5月钢筋最大顺坡向拉应力为277MPa，压，河床中间部位测值较大，两岸部位较小，压应力2003年5月约为269MPa，2013年5月约为258较大的分布区域为桩号0+600～0+880、高程700m55n胡召根：天生桥一级水电站大坝面板应力应变分析以上河床中间部位中上部面板，最大值位于桩号0+整体上看，河床部位中下部面板水平向挤压应变730，745m高程(二、三期面板交界)附近，1999年5有缓慢增长的趋势，而中上部由于经历了多次月测值为775，2003年5月约为909，在2003年的挤压破坏及修复处理，不同部位变化规律不面板挤压破损后大幅减小，2013年5月约为629Ix；尽相同。／、，’，、一水位／m一廊力／Me。、jI_、一／／r、目‘、VV恒—r一j。1200O／1／320021／32004／1／320061／32OO{／1／3201d／l／320l2／l／3图7面板混凝土应变计SGH9水平向应变测值时程曲线ll；一水位／L厂＼，、r＼1^^^厂厂、⋯⋯⋯应力／MPlj／■’l—VI、、0⋯l’l—甲0一ll一}il2000／I／32oo2~'1／3l2004，1／320061／32000／1／32o14／1／32012／1／3日期图8面板混凝土应变计SGH11水平向应变测值时程曲线n—lI一；／、^采斗一V＼I、}、／^、”、，、：一采槲一lJ▲；l、’；ViV一水位／m{争c一府-h／MPa越2000／／3l2002／1懿2306／1／；2IO8／l／220lo／1／'32Ol／I／3图9面板混凝土应变计SGH20水平向应变测值时Ⅲ程Ⅲ曲线煳ⅢⅢⅢⅢⅢmgⅢ／跫Ⅲ懈ⅢⅢⅢ孵韫400lllj—卑，m状300，＼r，＼r＼．’幽200一⋯～～八÷_qlO0f、f’、⋯一一～；／⋯一_Vf～f妻。：懒叶÷200l’静。300200C／4／1l20024／l2004／4／12oo6~／4／12005／4／1201~／4／12012~4／14oo1999／4／i2001／4／12003／4／12005／4／12007／4／12009／4／1201l／4／12013／4[1图10面板混凝土应变计SGH25水平向应变测值时程曲线碧v／竺：说明：．f时蠲，(一舡1．SGH为水平方向：～‘i／、、——2．应变单位为。／s吲【7：筇一n_-m／何rpf10一4}9L0——-——／1I4怕0I晤·一3574f、———／／亏3Ii,：夕高／f一l】～、}＼f／’～／／}444￡口甫＼豁·一l1340孑i；_f12jl3O、＼EL746．0Q—r1，lI『一3r—、r：I＼S瓤4jf一、20726一^Ⅳ、、￡鼍I13＼／|肝事#G出“：{1呻中；)Ih’f；C奠囱I_●毳C：盘—s瞄一2l一／一0；C：‘翻{itmc图11面板混凝土水平向应变分布(1999年12月)56nn广西水利水电GUANGXIWATERRESOURCES＆HYDROPOWERENGINEERING2015(2)参考文献[2】SL62-94，水T建筑物水泥灌浆施工技术规范【s】[1】黄国兴，陈改新冰工混凝土建筑物修补技术及应用【M]北京：中国水利水电出版社，1998．(责任编辑：周群)PowerhousecrackrepairforDazhuHydropowerStationZENGZhi(GuangxiGuiyuEngineeringConsultantCo．Ltd．，Nanning530023，China)Abstract：ThepowerhouseofDazhuHydropowerStationhadseenracksduetodebrisflowcausedbyrainstorm，whichseriouslyendangeredthestructuralsafetyofpowerhouseandoperation．Thecrackswererepairedbynormalcementgroutingwithdoublerowsofholesandthree—sequenceincreaseddensity．TherepairedpowerhousehasSUC．eessfullywithstoodthetestofa4m—highfloodwhichdemonstrategoodcrackrepaireffects．Keywords：Powerhouseofhydropowerstation；crack；grouting；repair(上接第57页)修补时间提供数据支撑，对大坝面板挤压破损机理红水河，2012，31(6)：130—133．及处理措施研究具有重要意义。[2】魏寿松．天生桥一级大坝面板竖缝的挤压破损原因初探【J】．云南水力发电，2004，20(1)：56—58．参考文献[1】胡召根．浅谈天生桥一级水电站大坝面板的维护管理【J】(责任编辑：周群)StressandstrainanalysisofmaindamfaceslabforTianshengqiaoIHydropowerStationHUZhao——gen(HydropowerPlantofTianshengqiaoIHydropowerDevelopmentCo．Ltd．，Xingyi562400，China)Abstract：ThereinforcedconcretefaceslabrockfilldamofTianshengqiaoIHydropowerStationhasseencrushingdamageoffaceslabseveraltimessinceitwasputintooperation．Basedonthemonitoringrecordswithintheperiodof1999～2013，theauthoranalyzedthedistributionrule，developmenttrendandgrowthrateofstressandstrainatthereinforcedconcretefaceslab，probedintothecrushingdamagemechanism，SOastoprovidereferencebasisforthedamagedfaceslabrepairandguaranteemaindamsafeoperation．Keywords：TianshengqiaoIHydropowerStation；reinforcedconcretefaceslab；stressandstrain；analysis63