小议法克混凝土的研究运用

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1变形分析

根据受力状态分析，表明法克混凝枪在竣工和蓄水工况所受弯矩不同，导致墙体水平位移存在差异。计算得到的水平位移分布见图8。竣工时，法克混凝枪承受背后主动土压力，使混凝土坝段有向上游倾斜的趋势;蓄水后，水压力使混凝土坝段有向下游倾斜的趋势。水平位移的最大值出现在蓄水期两支墩中间的坝顶，大约为37mm，占坝高的0.06%。另外，在坝高30m以下部分，由于支墩对法克混凝枪的作用，使水平位移变化不大;在坝高30m以上部分，水平位移明显增加。由于法克混凝枪的刚度很大，加之支墩的限制，所以水平位移沿着墙轴线几乎没有变化。支墩计算得到支墩在竣工期和蓄水期的水平位移分布。分析支墩在不同工况下的位移分布可以看出:不同工况下位移比较接近，随着坝体高程增加，位移非线性增大，增大的速率也越来越大。由于支墩在连接处的位移与法克混凝枪协调，所以支墩整体在竣工期有向上游位移、蓄水期向下游位移的状况，最大位移不超过1cm。堆石体计算得到混合坝堆石体在竣工期的水平位移分布见图10。该心墙堆石坝竣工期的水平位移分布见图11。竣工期，堆石主要受到自身重力作用，因为法克混凝枪的水平位移很小，可将堆石体近似看作是心墙堆石坝的下游堆石，其水平位移分布与心墙堆石坝很接近。水平位移最大值出现在下游中部坝坡处，为11cm。同样地，混合坝中堆石和心墙堆石坝最大竖向位移皆出现在堆石中间位置，最大值为21cm左右。由应力分析可知，蓄水对法克混凝枪后土压力的分布影响不大，水压力主要由支墩承担，所以蓄水后混合坝下游的堆石水平位移分布与基本一致。同样，蓄水对混合坝的沉降变化影响不明显，仅增加了3cm左右。而蓄水对心墙堆石坝影响很大，因为心墙堆石坝的上游堆石必须考虑到水的浮力、湿化等影响。此外，对于心墙堆石坝，由于心墙和周围堆石的模量相差较大，因此容易产生拱效应，进而导致心墙劈裂，破坏防渗体系，产生严重后果。混合坝则不存在类似的情况。

2经济环保分析

静力分析表明，混合坝在静力计算方面能取得比堆石坝好的结果，是安全可靠的。经济性方面，心墙堆石坝和混合坝比较的前提条件是基本相同的，即坝址、坝基开挖工程量、施工导流标准、安全检测设备采购及安装工程量等。显示的是心墙堆石坝和混合坝的复合断面(地平面以上部分)。虚线表示混合坝比心墙堆石坝减少的部分。易看出，混合坝使用薄型法克混凝枪体来代替心墙堆石坝的上游堆石，从而大幅度缩小了坝体的断面。进一步计算表明，与心墙堆石坝相比，对于单位长度的坝体，新型混凝土-堆石混合坝的混凝土用量增加了420m3，但是土方量却减少了56%。如果考虑到其他因素，比如施工速度、对环境的影响，混合坝的经济前景将更加显著。与心墙堆石坝相比，虽然单位体积混凝土的单价高于填土或堆石的单价，但采用混合坝可以大幅度缩小坝的横剖面，从而减少坝体总的土方量。环保性方面，由图12可知，混合坝的堆石用量仅占堆石坝的44%左右，这就意味着可以减少开山采石，能够降低危害的发生。此外，如果单纯采用混凝土坝型，将消耗大量的混凝土材料，不但增加运输成本，而且使用大量的水泥增加碳排放。

3结语

与该心墙堆石坝计算结果比较，混合坝受力结构形式合理，法克混凝枪和支墩所受最大拉应力和压应力都在合理范围内，与心墙堆石坝相比，混合坝堆石的应力水平和位移明显减小，并且蓄水后其下游堆石应力水平和位移影响显著小于心墙堆石坝。混合坝的单位长度经济性好于心墙堆石坝，经济性很明显。混合坝堆石用量仅占心墙堆石坝的44%左右，可以减少开山采石对自然环境的破坏。总之，该新坝型吸取了混凝土坝和心墙坝两种坝型的优点，克服了它们各自的缺点，结构简单，施工方便，降低了造价，是一种较为经济实用的坝型。但混合坝作为一种新型坝体，其温度应力、渗流稳定性和坝基适用条件等还需进一步开展研究。

作者：李法克 单位：胡建职业技术学院