丰乐混凝土双曲拱坝裂缝分析.docx

丰乐混凝土双曲拱坝裂缝分析摘要丰乐水库大坝为变圆心变半径的等厚拱混凝土双曲拱坝。1978年夏季，坝区出现百年不遇的长期高温干旱气候，此时水库又处于空库状态，致使坝体长期在空库＋自重＋温升荷载组合下运行。1978年冬季，在左、右岸下游坝面分别出现9条和3条裂缝；其后，下游坝面陆续发现新的裂缝。本文通过对下游坝面裂缝原因的分析，总结出拱坝设计中在体型及日照温度等方面对坝体应力的影响，借以提出对拱坝设计规范中有关日照影响因素进行妥善改进。关键词砼拱坝坝裂缝体型温度日照成因分析丰乐双曲拱坝1工程概况丰乐水库位于安徽省黄山市岩寺区境内丰乐河上，距黄山东南约50km，是一以防洪、灌溉为主结合发电的综合利用工程，水库尾水流入新安江水库。水库总库容8400万m3，坝址以上控制流域面积297km2，为中型三等工程。水库校核洪水位为210．6m，设计洪水位为208．8m，正常蓄水位为201．0m，死水位为183．0m。丰乐水库大坝为变圆心变半径的等厚拱混凝土双曲拱坝，坝顶高程211．0m，坝底最低高程157．0m，最大坝高54．0m；坝顶厚2．5m，坝底厚12．5m，厚高比0．23；坝顶弧长216．15m，坝顶弦长168．2m，弧高比4．0，弦高比3．1。大坝沿拱坝轴线分为16个坝块，各坝块宽约12m。拱坝的结构尺寸见表1。坝顶设有开敞式自由挑流溢洪道，溢流坝段弧长56．1m，堰顶高程204．0m，最大泄量2060m3／s。大坝于1973年1月开始混凝土浇筑，1976年6月完成大坝混凝土施工，1978年3月大坝横缝重复灌浆结束，至此，拱坝已形成整体结构，具备蓄水运用条件。但因库内公路改线工程未能按期完成，为维持屯溪市至黄山的公路交通，坝内放水底孔一直敞开，水库迟迟不能蓄水。1978年夏季，该地区出现百年不遇的长期高温干旱气候，水库同时处于空库状态，致使坝体长期处于空库＋自重＋温升荷载组合下运行。1978年冬季在左、右岸下游坝面分别出现9条和3条裂缝，后于1986年进行了裂缝灌浆处理。大坝裂缝分布见图1。图中裂缝编号1～20系1979～1986年间年出现的，其中有12条裂缝即为1978年冬季在下游坝面产生的；图中未编号的裂缝是1986～2001年间发展的裂缝。2坝身裂缝及其发展2．11986年灌浆前下游坝面裂缝状况由于1978年夏季高温干旱，大坝处于空库状态，而拱坝较薄，拱圈曲率又较大，温度荷载引起拱坝向上游变位，在下游坝面拱座附近产生较大拉应力。1978年5月7日到8月26日，在大坝左岸下游2号坝块195m高程至6号坝块165m高程发现裂缝，裂缝基本上平行于岸坡方向，总长度达80m左右，缝宽达1．0mm；右岸12号坝块175m高程至14号坝块176．3m高程裂缝沿175m高程水平建筑缝延伸29．35m长。1979年初用环氧树脂封堵裂缝，当年10月发现裂缝继续张开并向两端延伸。1979年12月，南京水利科学研究所用超声波对大坝左岸下游拱座附近184m高程裂缝进行探测，裂缝深度大于2．3m，该处坝厚6．9m。由于大坝裂缝未能及时修补，1979年水库蓄水后至1986年9月，大坝裂缝已发展到20条，总长度达260．8m，在裂缝和横缝相交处，坝面潮湿、渗水，高水位时局部裂缝有喷射水雾现象。1986年冬季用改性环氧树脂进行灌浆，共灌了19条裂缝，共计灌入改性环氧树脂浆液331．2L，灌后缝面不再渗漏，通过超声波检测，大多数裂缝的波幅都有很大程度的提高，有的已接近无缝混凝土的波幅。2．2坝身裂缝的发展裂缝灌浆后，大坝运行一直比较正常。从1986年至1994年的观测资料看，左岸坝后裂缝宽度有增大的趋势，但没有发现新的裂缝，已灌浆的裂缝也没有被拉开。1996年以后，下游坝面陆续发现新的裂缝，下游坝面漏水点增多，至2001年底共发现有40多处漏水点，并拌有白色的氢氧化钙析出，部分裂缝和横缝交叉处漏水，且渗水缝段较长，出现新的裂缝。2001年12月14日检查发现，6号、8号、10号、11号坝块出现水平裂缝或斜裂缝共6条，总长度28．1m。2．3坝身裂缝的性状通过1979年和1986年分别由南京水科所和蚌埠水科所用超声波对裂缝进行检测，裂缝最大深度分别为2．3m和2．14m，缝宽不大于1．0mm，2002年初由淮河流域水工程质量检测中心对新、老裂缝进行检测，裂缝宽度为0．05～0．45mm。从几次裂缝检测结果看，丰乐拱坝下游面裂缝均为表面裂缝。3裂缝原因分析3．11978年大坝裂缝分析3．1．1拱坝体型对大坝变形的影响丰乐拱坝是等厚圆弧拱，拱坝中心角较大，以196m高程拱圈为例，该层拱圈厚6．1m，拱圈中心半径86．75m，中心角126°。如按目前的扁平拱坝布置，相同坝高处中心角约80°，拱圈中心半径120．25m。可见，在拱圈厚度相同、跨度相同时，丰乐拱坝拱圈弧长比一