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漫谈预应力坝(三)
朱诗鳌
3. 一个有趣的话题
本博文之(二)中,曾经介绍过预应力重力坝。预应力重力坝的断面图如图1所示。有一位博友看了该博文后饶有兴趣地问道:预应力重力坝的锚缆是否会太长?意思是,锚缆在基岩中的锚固深度是否会太深,浅一些是否会更好。
图1 图2 图3 图4
乍一看,锚缆锚固得浅一些似乎也可以,因为无非是将锚根锚固在基岩中,以便在坝顶对锚缆施加张力,使坝踵产生预压应力。其实,锚缆在基岩中要锚固得较深才行,不能锚固得太浅,否则,就会出现下面的问题:
一是,在坝顶张拉锚缆的施工过程中,锚根就可能直接从基岩中拔出来,特别是基岩较破碎或有垂直开裂的情况更是如此,如图2所示。因张拉锚缆的力量是很大的,如张拉一根锚缆所需的力可达10000kN(一座坝要用若干根锚缆),如锚固深度太浅,基岩就难以锚固得住锚根。
二是,即使基岩能锚住锚根,锚根拔不出来,可是在水库蓄水后,坝体连同锚根以上的小部分基岩就可能一起被水推力推倒,如图3所示(因为基岩的抗拉强度较低,易被拉裂)。这时,坝体连同锚根以上的小部分基岩就形成为一个联合体了。对该联合体来说,原先所施加的预应力就成为内力了。
即使锚固深度较深,锚根不会直接从基岩中拔出来,此时形成的较大联合体(相对于图3所示的较小联合体)在水库蓄水后,仍有可能一起被水推力推倒,如图4所示。这一较大联合体的基岩部分即图中所示的BCD,也就是说,如果被推倒,基岩将沿BC弧面和CD面裂开。BC弧面是根据地基应力分析成果拟定的。地基应力分析成果表明,在水库水推力作用下,从坝踵(A)的上游面某处(B)开始向下沿弧线形延伸到锚根(C)开裂是可能的。CD面是设定的开裂面。被推倒时,联合体将绕坝趾(D)转动。作用在这个联合体上的外力,有水库水推力,坝体自重,基岩BCD的自重,以及BC弧面和CD面上的渗透压力。
设计时,以满足联合体不被推倒为准则确定锚固深度。当然,锚固深度越深越安全,但不经济。
预应力重力坝的锚固深度都较深,一般为坝高的1/3左右,比如说十多米,而且要求基岩质地良好。
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GMT+8, 2024-7-24 12:25
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