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漫谈预应力坝(二)
朱诗鳌
2. 预应力在坝工中也有用武之地
上篇谈到了预应力在木桶和木锯中的应用,现在我们把谈论对象转到与木桶木锯不可同日而语、体积庞大得无法与之相比的水坝,似乎不可思议。其实预应力在坝工中也有用武之地,与木桶木锯采用预应力的原理是相通的。
在坝工中,多在重力坝中采用预应力,形成“预应力重力坝”。
重力坝建成蓄水后,库水对坝体所作用的水推力,会在坝踵处 ( 即坝的上游坝脚处,如图1所示) 产生拉应力;而重力坝的坝体自重又会在坝踵处产生压应力。当这一压应力足以能抵销上述拉应力时,坝踵处就不存在拉应力了,从而保证了坝的安全。因为重力坝是不允许在坝踵处出现拉应力的,否则坝体就会在坝踵处拉裂,最终导致整个坝体破坏。
由上可知,为了保证在坝踵处不出现拉应力,就要求重力坝有足够大的自重,断面就因而要设计得很宽厚,使用的筑坝材料(如混凝土)也就要得很多。可见,重力坝应该说还是一种不经济的坝型,它是凭其巨大的自重在坝踵处产生压应力以维持其稳定的,因此我们特称之为“重力坝”。
重力坝可谓是凭“蛮干”而工作的——“蛮干不如巧干”哦。
而“预应力重力坝”可谓巧干,它是用施加预应力的办法,在坝踵处产生压应力,从而取代部分坝体自重的作用,起到节省筑坝材料的效果。
图1所示是一座常规的重力坝,其断面尺寸较大,在坝踵处没有拉应力。
设想将坝断面缩小,水库蓄水不变,那么在坝踵处就会产生拉应力,最终将导致坝体破坏,如图2所示。
现在将这一断面缩小了的坝体,在蓄水之前,就预先在坝踵处施加压应力,比如通过张拉一根一端锚固在坝基、另一端连接于坝顶的锚缆,就会在坝踵处产生相应的预压应力,如图3所示。
这一施加了预压应力的坝体,在蓄水后,就可抵销坝踵处的拉应力,也就是说,这时的坝体,在坝踵处就不会出现拉应力了,既保证了坝体的安全,又节省了筑坝材料,如图4所示——这就是“预应力重力坝”。
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GMT+8, 2024-9-20 00:30
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