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预应力重力坝

预加压力,以提高坝体稳定性和改善坝体应力分布的重力坝。预压措施,主要有坝体分缝法、推力法和张拉钢缆法三类,以后二者使用最多,这两种坝称为预应力重力坝。 坝体分缝法是利用适当布置的纵缝,使坝体分块浇筑,上游坝块在自重作用下产生较之一般施工方法更大的压应力(图1)。坝块完建后,再进行纵缝灌浆,使坝联成整体。蓄水时,这种加大的压应力有助于消除或减小由水压力引起的拉应力。

预加压力,以提高坝体稳定性和改善坝体应力分布的重力坝。预压措施,主要有坝体分缝法、推力法和张拉钢缆法三类,以后二者使用最多,这两种坝称为预应力重力坝。

坝体分缝法是利用适当布置的纵缝,使坝体分块浇筑,上游坝块在自重作用下产生较之一般施工方法更大的压应力(图1)。坝块完建后,再进行纵缝灌浆,使坝联成整体。蓄水时,这种加大的压应力有助于消除或减小由水压力引起的拉应力。这种方法能起到一定的预压作用。

推力法是在坝趾用扁千斤顶对坝施加推力,以提高坝体抗滑稳定性,并产生有利的应力分布,常用于支墩坝(图2)。

图1 坝体分缝法

图2 推力法

张拉钢缆法是在上游坝体中钻孔,通过竖孔将钢缆的下端用混凝土锚固在基岩中,钢缆的另一端安在坝顶上,用千斤顶将钢缆拉伸使坝体承受铅直压力。库空时,坝顶承受的铅直压力应不引起坝下游产生过大的拉应力;库满时,使坝体合力作用线在水平断面三分点内,坝体就不会出现拉应力。此法于1935年首次用于加固和加高阿尔及利亚的乞尔弗司坝,该坝高30米,原设计安全系数低,后决定加固,并再加高3米(图3)。用37根钢缆将坝锚固在岩基上,钢缆间距6米,每根钢缆作用于坝顶的压力约1000吨,总压力相当于自重的三分之一,可将坝的合力线控制在安全范围。为了防止钢缆的松弛和锈蚀,除了镶入底部锚定室7米外,其余部位包以纤维材料并涂上柏油。该坝运行3年后,钢缆松弛4%,9年后为4.5%,松弛的拉应力可在坝顶借千斤顶恢复。

预应力技术,在坝工中多用于坝的加固或加高,兴建时即按预应力设计的重力坝很少。对高坝预加应力,安全性和经济性有待研究。预应力坝在法国、比利时、瑞典、瑞士、德国等有较丰富的经验。中国湖南省双牌大头坝的坝基和安徽省梅山连拱坝的右坝坡,在加固中,成功地采用了张拉钢缆法的预应力措施。

图3 乞尔弗司预应力重力坝