[发明专利]一种混凝土面板坝的设计方法及凸型面板结构及施工方法

说明书

本发明公开了一种混凝土面板坝的设计方法及凸型面板结构及施工方法，将该混凝土面板坝在结构上整体凸向上游，借助拱的作用将水压力的全部或部分传给河谷两岸的趾板和基岩，在分缝上亦按照传统的直线型面板结构对其进行面板结构分缝和防渗处理；在受力上，借助拱的传力作用，面板结构承受轴线反力，扩散因蓄水以后因水压力作用引起的坝体变形，进而避免因应力集中导致的面板挤压破坏。由于该结构借助面板拱形的传力作用，避免了河床中部相邻面板间产生挤压破坏，因此具有较好的经济作用，同时提高了面板结构的耐久性和安全性。

技术领域

本发明属于水利水电工程技术领域，特别涉及一种混凝土面板坝的设计方法及凸型面板结构及施工方法。

技术背景

现有的面板结构设计主要包括面板尺寸和分缝、混凝土设计及配筋、面板防裂等设计内容。面板的厚度从顶部向底部逐步增加，其厚度按照t＝0.3+0.0035H确定，面板分缝主要依据河谷形状、坝体变形及施工条件，垂直缝的间距主要按照6～18m设置，混凝土设计主要是保证混凝土面板的耐久性、抗渗性、抗裂性及施工和易性，配筋通常采用单层或者双层在工程中都有应用，同时为了防止混凝土面板开裂，在面板混凝土中都掺加了适量的外加剂。采用以上方法建设的面板坝运行都基本正常，但随着该坝型建设高度的增加，很多工程在后期的运行中因为坝体变形导致了面板破损，进而产生很大的渗漏量、影响了工程的安全性和经济性，如国外的阿瓜米尔帕、坎波斯诺沃斯、辛戈面板堆石坝等，国内的天生桥一级、株树桥等面板坝。为此，在面板的结构设计中又提出了控制坝体变形的设计思路，并在国内的水布垭、三板溪等高面板坝进行了实践，从运行效果来看，该方法对于降低面板结构破损，特别是挤压破坏有较好的效果，但这些坝仍不同程度的出现了面板破损的情况，其发生破坏位置主要位于河床部位面板。

目前混凝土面板坝在建设中采用了多种方法防止面板发生结构性破坏，特别是挤压破坏，但并没有完全避免面板挤压破坏的发生，还是有很多工程不同程度的发生了挤压破坏，轻微者采取了水下修补或者降低水位进行修补的措施，严重者甚至对水库进行放空修补或者降低水位运行的方式，不仅影响了工程的蓄水和发电效益，更有甚至对下游的人员造成了安全威胁，同时制约了对该坝型向更高坝发展。

面板坝采用当地材料筑坝，因此坝体变形相对较大，主要是沿坝体竖直向、顺河向和坝轴线方向，其中尤以坝体竖直向最大，顺河向次之。而面板产生挤压破坏主要是由于坝轴线方向位移过大和蓄水后顺河向坝体位移过大造成的。以往采用的传统直线型面板结构，适应两个方向的变形只能依靠面板的分缝，一旦面板分缝不当则会造成面板挤压破坏或者因面板接缝过宽造成的渗漏量过大的问题。

发明内容

为解决直线型面板结构适应坝体顺河向、坝轴线方向变形过大的问题，本发明提出了一种能更好适应坝体顺河向、坝轴线方向变形过大的面板结构，以解决坝体变形过大引起面板结构破坏，特别是面板挤压破坏的问题。

本发明所采用的技术方案是：

本发明采用这样的设计方法：在结构上整体凸向上游，借助拱的作用将水压力的全部或部分传给河谷两岸的趾板和基岩，在分缝上亦按照传统的直线型面板结构对其进行面板结构分缝和防渗处理。在受力上，充分借助拱的传力作用，面板结构承受轴线反力，扩散因蓄水以后因水压力作用引起的坝体变形(顺河向和坝轴线方向)，进而避免因应力集中导致的面板挤压破坏。

相比较以往的直线型面板结构，凸型面板充分借助拱作用将水压力的全部或部分荷载传给两岸的趾板和基岩，避免了以往直线型面板蓄水后因两岸的基岩刚度远大于坝体填筑料刚度，所以使坝体填筑料顺河向向下游位移，顺坝轴线方向向河床位移，进而导致河床中部面板产生挤压破坏。