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。