【摘 要】某水庫拱壩設(shè)計時，需對水庫設(shè)計的各個工況及荷載組合進(jìn)行計算驗證，本文利用拱梁分載法進(jìn)行設(shè)計復(fù)核驗證，得到結(jié)果并對設(shè)計的的合理性研究據(jù)喲指導(dǎo)意義。

【關(guān)鍵詞】拱壩；工況；荷載；拱梁分載

1 工程概況

某水庫拱壩壩體包括左、右岸擋水壩段和溢流壩段。擋水壩段壩頂寬5m，上游面為鉛直面，下游面為變坡組合面，坡度范圍1：0.15～1。最大壩高68.0m，厚高比為0.45，屬厚拱壩，拱冠處壩底寬為30.61m。溢流壩段布置在左、右岸擋水壩段中間，共兩孔，溢流表孔口凈寬10m，由于壩軸線為弧線，中墩和邊墩從上游到下游寬度漸變，中墩上游寬2.0m，下游寬1.0m，邊墩上游寬3.185m，下游寬1.0m。溢流壩段堰頂高程為1141.5m，進(jìn)口為1/4橢圓，溢流面為冪曲線，挑流鼻坎頂高程1127.0m，反弧半徑5m，挑角20°，冪曲線與反弧曲線采用1：0.7坡面銜接，上游面為鉛直面，下游面挑流鼻坎以下壩坡為1：0.25，壩基處底寬24.30m。

壩址位于變質(zhì)巖峽谷區(qū)，段內(nèi)河道呈“S”型展布，兩壩肩均處于河流凸岸。兩岸壩頂高程以下基本呈“V”字形，左岸坡度較緩，較單薄，右岸為一陡坎，山體較厚。河谷底寬約25m。

2 拱壩拱梁分載法計算分析

拱壩應(yīng)力分析的拱梁分載法，有一向調(diào)整法、兩向調(diào)整法、三向調(diào)整法、四向調(diào)整法、五向調(diào)整法和六向調(diào)整法(全調(diào)整法)。通常采用的是三向調(diào)整法和四向調(diào)整法，本工程采用四向調(diào)整法。四向調(diào)整法是按徑向位移、切向位移、水平轉(zhuǎn)角、垂直轉(zhuǎn)角四向拱、梁變位協(xié)調(diào)條件進(jìn)行水平拱與垂直懸臂梁的荷載分配，然后分別按彈性固端拱和垂直懸臂梁計算拱截面內(nèi)力、應(yīng)力和梁截面內(nèi)力、應(yīng)力，并計算水平拱與垂直懸臂梁交點處的位移，最后計算壩體上下游面主應(yīng)力。

本拱梁分載法計算中規(guī)定拉應(yīng)力為負(fù)，壓應(yīng)力為正，應(yīng)力單位為MPa。

2.1 計算荷載

計算荷載包括自重、靜水壓力、揚壓力、泥沙壓力、溫度荷載、浪壓力、地震荷載。

2.2 應(yīng)力控制標(biāo)準(zhǔn)及抗壓強(qiáng)度安全系數(shù)

應(yīng)力控制標(biāo)準(zhǔn)及抗壓強(qiáng)度安全系數(shù)見表4-2。

基本組合時，允許最大主壓應(yīng)力5.7MPa，允許最大主拉應(yīng)力1.2MPa。

非地震情況特殊組合時，允許最大主壓

3.1應(yīng)力、位移計算分析

根據(jù)設(shè)計方案的幾何體型參數(shù)和表2計算參數(shù)，采用四向調(diào)整的拱梁分載法進(jìn)行了壩體應(yīng)力計算。計算結(jié)果表明：

在工況1(正常蓄水位+泥沙壓力+自重+設(shè)計正常溫降+揚壓力)荷載組合情況下，拱、梁交點處上、下游面主應(yīng)力和拱、梁交點處徑向位移計算結(jié)果為：上游面最大拉應(yīng)力為1.35MPa，大于1.2 MPa，最大壓應(yīng)力為1.64MPa，小于5.7 MPa；下游面最大拉應(yīng)力為1.20MPa，等于1.2 MPa，最大壓應(yīng)力為2.65MPa，小于5.7 MPa；最大徑向位移24.04mm。

在工況2(設(shè)計洪水位+泥沙壓力+自重+設(shè)計正常溫升+揚壓力)荷載組合情況下，拱、梁交點處上、下游面主應(yīng)力和拱、梁交點處徑向位移計算結(jié)果為：上游面最大拉應(yīng)力為1.08MPa，小于1.2 MPa，最大壓應(yīng)力為3.80MPa，小于5.7 MPa；下游面最大拉應(yīng)力為1.44MPa，大于1.2 MPa，最大壓應(yīng)力為3.94MPa，小于5.7 MPa；最大徑向位移8.67mm。

在工況3(校核洪水位+泥沙壓力+自重+設(shè)計正常溫升+揚壓力)荷載組合情況下，拱、梁交點處上、下游面主應(yīng)力和拱、梁交點處徑向位移計算結(jié)果見為：上游面最大拉應(yīng)力為1.12MPa，小于1.5 MPa，最大壓應(yīng)力為4.01MPa，小于6.7 MPa；下游面最大拉應(yīng)力為1.37MPa，小于1.5 MPa，最大壓應(yīng)力為3.91MPa，小于6.7 MPa；最大徑向位移9.13mm。

在工況4(正常蓄水位+泥沙壓力+自重+設(shè)計正常溫降+地震荷載+揚壓力)荷載組合情況下，拱、梁交點處上、下游面主應(yīng)力和拱、梁交點處徑向位移計算結(jié)果為：上游面最大拉應(yīng)力為1.47MPa，小于1.5 MPa，最大壓應(yīng)力為1.98MPa，小于6.7 MPa；下游面最大拉應(yīng)力為1.32MPa，小于1.5 MPa，最大壓應(yīng)力為3.04MPa，小于6.7 MPa；最大徑向位移28.96mm。

4 計算結(jié)論

由此可見，設(shè)計方案工況1上游面最大拉應(yīng)力為1.35 MPa，超出設(shè)計應(yīng)力控制標(biāo)準(zhǔn)要求1.2 MPa，其它部位均滿足設(shè)計應(yīng)力控制標(biāo)準(zhǔn)要求；原設(shè)計方案工況2下游面最大拉應(yīng)力為1.44 MPa，超出設(shè)計應(yīng)力控制標(biāo)準(zhǔn)要求1.2 MPa，其它部位均滿足設(shè)計應(yīng)力控制標(biāo)準(zhǔn)要求；原設(shè)計方案工況3、原設(shè)計方案工況4各部位均滿足設(shè)計應(yīng)力控制標(biāo)準(zhǔn)要求；徑向位移值在工況4最大為28.96mm。