【摘要】白楊鎮(zhèn)水庫大壩壩型為混凝土面板砂礫石壩，面板為主要的防滲體，根據(jù)大壩監(jiān)測數(shù)據(jù)，分析白楊鎮(zhèn)水庫的面板的應(yīng)力應(yīng)變情況。從應(yīng)變計觀測資料分析可知到目前每組應(yīng)變計測值穩(wěn)定，工作正常，各監(jiān)測斷面兩向應(yīng)變計組水平向及順坡向應(yīng)變值的變化基本和溫度呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，應(yīng)變值隨溫度的升高而降低、隨溫度的降低而升高，局部斷面拉應(yīng)變較大，接近混凝土所能承受的拉應(yīng)變極限值，后期仍需繼續(xù)加強(qiáng)監(jiān)測與分析。

【關(guān)鍵詞】大壩;面板;混凝土;應(yīng)力應(yīng)變

1、工程概況

白楊鎮(zhèn)水庫總庫容為4463×104m3，工程規(guī)模為中型，工程等別為Ⅲ等，永久性主要建筑物級別為3級。白楊鎮(zhèn)水庫主要包括大壩、溢洪洞、輸水隧洞、導(dǎo)流隧洞。大壩頂長310m，壩頂高程958.68m，壩頂寬8m，最大壩高66.47m。

2、大壩設(shè)計

2.1 壩體輪廓尺寸

大壩壩型為混凝土面板砂礫石壩，正常蓄水位955.14m，設(shè)計洪水位956.12m，校核洪水位956.55m，壩頂寬8m，長310m，壩頂鋪設(shè)步行磚路面，路面凈寬7.5m。壩頂高程958.68m，最大壩高66.47m，壩頂上游設(shè)置L形混凝土防浪墻，防浪墻頂高程959.88m，壩頂下游側(cè)設(shè)路沿石，在路沿石上設(shè)1米高的防護(hù)欄桿。

大壩上游采用C30F300W8不等厚混凝土面板，大壩高程在905m以上時面板厚度為40cm，高程在905m以下時面板厚度為45cm，上游壩坡1：1.5，下游壩坡1：1.45。

2.2 壩體材料

根據(jù)《混凝土面板堆石壩設(shè)計規(guī)范》SL228-98的要求，壩體填筑從大的方面可分八個區(qū)：混凝土面板、上游鋪蓋區(qū)、蓋重區(qū)、墊層區(qū)、主堆石（砂礫石）區(qū)、排水區(qū)、下游護(hù)坡和濾水壩趾區(qū)，本文只詳細(xì)描述混凝土面板，其他區(qū)不做論述。

（1）混凝土面板

本工程采用不等厚面板，在大壩高程905m處將面板分為兩部分，大壩高程905m以上采用40cm厚面板，在高程905m以下采用45cm厚面板?；炷撩姘迨谴髩蔚姆罎B結(jié)構(gòu)，設(shè)置在墊層的上游，面板混凝土應(yīng)采用二級配骨料。

a.根據(jù)面板的抗?jié)B、抗凍和強(qiáng)度要求確定面板混凝土的主要技術(shù)指標(biāo)如下：

混凝土標(biāo)號：C30 抗?jié)B標(biāo)號： W8 抗凍標(biāo)號： F300

b.面板的配筋及指標(biāo)

面板的配筋設(shè)計為單層雙向鋼筋，其豎向配筋率為0.4%，水平向配筋率為0.4%鋼筋布置在面板厚度的中央。

c.分縫與止水

混凝土面板的分縫有水平縫、垂直縫、周邊縫。

d.混凝土面板表層防護(hù)

項目區(qū)屬于嚴(yán)寒地區(qū)，本工程擬采用彩色聚氨酯高分子防水防護(hù)涂料對混凝土面板進(jìn)行防護(hù)處理。

3、大壩面板混凝土應(yīng)力應(yīng)變監(jiān)測數(shù)據(jù)分析

3.1 面板混凝土應(yīng)力應(yīng)變監(jiān)測

在面板最長面板斷面0+125m及0+173m、拉應(yīng)力最大斷面（左岸、右岸、）布置兩向應(yīng)變計15組，無應(yīng)力計15支，用以監(jiān)測面板的應(yīng)力、應(yīng)變變化情況。

（一）混凝土應(yīng)變

監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示，各監(jiān)測斷面兩向應(yīng)變計組水平向及順坡向應(yīng)變值的變化基本和溫度呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，應(yīng)變值隨溫度的升高而降低、隨溫度的降低而升高。

1）0+44m斷面（L2面板）

0+44m斷面（L2面板）分別在948.6m、 936.6m及919.5m高程處各安裝1組兩向應(yīng)變計組及1支無應(yīng)力計，編號分別為：

948.6m高程處：S2-3（水平） 、S2-3（順坡）及無應(yīng)力計S2-3-N;

936.6m高程處：S2-4（水平） 、S2-4（順坡）及無應(yīng)力計S2-4-N;

919.5m高程處：S2-5（水平） 、S2-5（順坡）及無應(yīng)力計S2-5-N;

監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示，948.6m高程處：S2-3水平及順坡向應(yīng)變計自安裝以來，一直處于拉應(yīng)變狀態(tài)，S2-3（水平）最大拉應(yīng)變值為89με， S2-3（順坡）最大拉應(yīng)變值為74με;936.6m高程處：S2-4水平及順坡向應(yīng)變計自安裝以來，一直處于壓應(yīng)變狀態(tài)，S2-4（水平）最大壓應(yīng)變值為-162με， S2-4（順坡）最大壓應(yīng)變值為-105με;919.5m高程處：S2-5水平向應(yīng)變計自安裝以來，一直處于拉應(yīng)變狀態(tài)，S2-5（水平）最大拉應(yīng)變值為86με，順坡向應(yīng)變計自安裝以來，應(yīng)變值在拉、壓交替變化狀態(tài)，S2-5（順坡）最大拉應(yīng)變值為59με，S2-4（順坡）最大應(yīng)變值為-105με;拉應(yīng)變值均小于混凝土所能承受的拉應(yīng)變極限值。

截至2015年8月12日，S2-3及S2-5水平向及順坡向均處于拉應(yīng)變狀態(tài)，S2-4水平向及順坡向均處于壓應(yīng)變狀態(tài);S2-3（水平）拉應(yīng)變值為79με、S2-3（順坡）拉應(yīng)變值為49με，S2-4（水平）壓應(yīng)變值為-109με、S2-4（順坡）壓應(yīng)變值為-53με，S2-5（水平）拉應(yīng)變值為69με、S2-5（順坡）拉應(yīng)變值為19με。

2）0+125m斷面（L9面板）

0+125m斷面（L9面板）分別在949.6m、 939.0m及921.2m高程處各安裝1組兩向應(yīng)變計組及1支無應(yīng)力計，編號分別為：

949.6m高程處：S2-6（水平） 、S2-6（順坡）及無應(yīng)力計S2-6-N;

939.0m高程處：S2-7（水平） 、S2-7（順坡）及無應(yīng)力計S2-7-N;

921.2m高程處：S2-8（水平） 、S2-8（順坡）及無應(yīng)力計S2-8-N;

監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示，949.6m高程處：S2-6（水平）最大拉應(yīng)變值為48με、最大壓應(yīng)變?yōu)?61με， S2-6（順坡）最大拉應(yīng)變值為48με、最大壓應(yīng)變?yōu)?75με;939.0m高程處：S2-7（水平）最大拉應(yīng)變值為20με、最大壓應(yīng)變?yōu)?85με， S2-7（順坡）最大拉應(yīng)變值為35ε、最大壓應(yīng)變?yōu)?157με;921.2m高程處：S2-8（水平）最大拉應(yīng)變值為73με、最大壓應(yīng)變?yōu)?272με， S2-8（順坡）最大拉應(yīng)變值為101με、最大壓應(yīng)變?yōu)?383με;當(dāng)混凝土的拉應(yīng)變接近或超過混凝土所能承受的極限值時，混凝土將會產(chǎn)生產(chǎn)生裂縫，其中921.2m高程處S2-8（順坡）最大拉應(yīng)變值為101με，拉應(yīng)變較大，接近混凝土所能承受的拉應(yīng)變極限值。

截至2015年8月12日，S2-6水平向及順坡向均處于拉應(yīng)變狀態(tài)，S2-7及S2-8水平向及順坡向均處于壓應(yīng)變狀態(tài);S2-6（水平）拉應(yīng)變值為37με、S2-6（順坡）拉應(yīng)變值為37με，S2-7（水平）壓應(yīng)變值為-28με、S2-7（順坡）壓應(yīng)變值為-125με，S2-8（水平）壓應(yīng)變值為-218με、S2-8（順坡）壓應(yīng)變值為-344με。

3）0+173m斷面（L13面板）

0+173m斷面（L13面板）分別在949.6m、 939.0m及921.2m高程處各安裝1組兩向應(yīng)變計組及1支無應(yīng)力計，編號分別為：

949.6m高程處：S2-9（水平） 、S2-9（順坡）及無應(yīng)力計S2-9-N;

939.0m高程處：S2-10（水平） 、S2-10（順坡）及無應(yīng)力計S2-10-N;

921.2m高程處：S2-11（水平） 、S2-11（順坡）及無應(yīng)力計S2-11-N;

監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示，949.6m高程處：S2-9（水平）最大拉應(yīng)變值為20με、最大壓應(yīng)變?yōu)?108με， S2-9（順坡）最大拉應(yīng)變值為46με、最大壓應(yīng)變?yōu)?160με;939.0m高程處：S2-10（水平）最大拉應(yīng)變值為47με、最大壓應(yīng)變?yōu)?55με， S2-10（順坡）最大拉應(yīng)變值為45ε、最大壓應(yīng)變?yōu)?166με;921.2m高程處：S2-11（水平）最大拉應(yīng)變值為72με、最大壓應(yīng)變?yōu)?36με， S2-11（順坡）自安裝以來一直處于壓應(yīng)變狀態(tài)，最大壓應(yīng)變?yōu)?287με;拉應(yīng)變值均小于混凝土所能承受的拉應(yīng)變極限值。

截至2015年8月12日，S2-9水平向及順坡向均處于壓應(yīng)變狀態(tài)，S2-10及S2-11水平向處于較小的拉應(yīng)變狀態(tài)，順坡向均處于壓應(yīng)變狀態(tài);S2-9（水平）壓應(yīng)變值為-72με、S2-9（順坡）壓應(yīng)變值為-160με，S2-10（水平）拉應(yīng)變值為3με、S2-10（順坡）壓應(yīng)變值為-121με，S2-11（水平）拉應(yīng)變值為0με、S2-11（順坡）壓應(yīng)變值為-158με。

4）0+254m斷面（L22面板）

0+254m斷面（L22面板）在949.6m高程處安裝1組兩向應(yīng)變計組及1支無應(yīng)力計，編號分別為：S2-15（水平） 、S2-15（順坡）及無應(yīng)力計S2-15-N。

監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示，949.6m高程處：S2-15（水平）最大拉應(yīng)變值為43με、最大壓應(yīng)變?yōu)?22με， S2-15（順坡）自安裝以來均處于拉應(yīng)變狀態(tài)，最大拉應(yīng)變值為103με，拉應(yīng)變較大，當(dāng)混凝土的拉應(yīng)變接近或超過混凝土所能承受的極限值時，混凝土將會產(chǎn)生產(chǎn)生裂縫，從數(shù)值上看，S2-15（順坡）向最大拉應(yīng)變值接近混凝土所能承受的拉應(yīng)變極限值。

截至2015年8月12日，S2-15水平及順坡向均處于拉應(yīng)變狀態(tài)，;S2-15（水平）拉應(yīng)變值為27με、S2-15（順坡）壓應(yīng)變值為63με。

（二）面板自身體積變形

混凝土自生體積變形對混凝土的應(yīng)力及結(jié)構(gòu)物的工作狀態(tài)有重要影響，因為它可能是膨脹型砼，也可能是收縮型砼，當(dāng)結(jié)構(gòu)物受到約束時，收縮型自生體積變化將引起混凝土相當(dāng)?shù)睦瓚?yīng)力，甚至造成裂縫，反之，微膨脹型自生體積變形將產(chǎn)生壓應(yīng)力，可以提高混凝土的允許拉應(yīng)力。

通過自生體積變形數(shù)據(jù)集可知，0+044m斷面2號面板936.6m高程無應(yīng)力計S2-4-N自生體積變形基本上呈上升的膨脹型變化;0+125m斷面9號面板939.0m及921.2m高程無應(yīng)力計S2-7-N、S2-8-N及0+173m斷面13號面板946.6m高程無應(yīng)力計S2-9-N自生體積變形基本上呈下降的膨脹型變化;其它各點(diǎn)無應(yīng)力計自生體積變形基本上呈上升的收縮型變化;膨脹型混凝土產(chǎn)生壓應(yīng)變，對混凝土面板的結(jié)構(gòu)有利，收縮性混凝土產(chǎn)生拉應(yīng)變，對混凝土面板的結(jié)構(gòu)不利;從對應(yīng)應(yīng)變計的應(yīng)變也可以看出，處于膨脹型變形的應(yīng)變計目前均處于壓應(yīng)變狀態(tài)。

4、面板混凝土應(yīng)力應(yīng)變監(jiān)測分析結(jié)論

從應(yīng)變計觀測資料分析結(jié)論為到目前每組應(yīng)變計測值穩(wěn)定，工作正常。各監(jiān)測斷面兩向應(yīng)變計組水平向及順坡向應(yīng)變值的變化基本和溫度呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，應(yīng)變值隨溫度的升高而降低、隨溫度的降低而升高。

當(dāng)混凝土的拉應(yīng)變接近或超過混凝土所能承受的極限值時，混凝土將會產(chǎn)生產(chǎn)生裂縫，其中0+125m斷面（L9面板）921.2m高程處S2-8（順坡）及0+254m斷面（L22面板）S2-15（順坡）最大拉應(yīng)變值分別為101με和103με，拉應(yīng)變較大，接近混凝土所能承受的拉應(yīng)變極限值，仍需繼續(xù)加強(qiáng)監(jiān)測與分析。

作者簡介：王延文（1983.07--），工程師，現(xiàn)主要從事水利水電工程規(guī)劃設(shè)計工作。