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300m级高拱坝结构问题研究

摘要： 300m级高拱坝结构问题研究(96－221－04)是“九五”国家重点科技攻关项目“高坝工程技术研究”的第4个课题。科技攻关是结合即将兴建的小湾和溪洛渡两座特高混凝土拱坝进行的。小湾拱坝高292m，溪洛渡拱坝高278m，均超过了目前世界最高的格鲁吉亚英古里拱坝(高272m)。本课题包括3个专题：①高拱坝应力控制标准研究；②高拱坝新型合理体型的研究和应用；③高拱坝坝基抗滑稳定研究。
现将主要成果分述如下：

    (1)用三维有限元法模拟大坝施工和运行过程，系统地分析了常规设计中没有考虑的各项因素对拱坝应力状态的影响，如封拱前坝内温度变化引起的初应力、横缝不抗拉、施工过程、非线性温差等对高拱坝应力的影响。用有限元法和多拱梁法对国内外十余座已建高拱坝进行了详细应力分析，研究了不同计算方法、不同计算软件、不同网格形式对拱坝应力的影响。对国内外已建的66座高拱坝的计算应力、实测应力和变位、应力控制标准、混凝土力学特性、实际运行情况及各国现行拱坝设计规范进行了整理和综合分析，摸清了在拱坝设计中已经考虑的和没有考虑而实际存在的各种因素对高拱坝应力状态的影响，为制定新的拱坝应力控制标准奠定了基础。
    (2)现行拱坝应力控制标准存在不少缺点，如应力控制标准与建筑物重要性无关、允许拉应力与混凝土强度无关、不同计算方法和不同计算软件算出的应力数值相差较大，但允许应力值是相同的，缺乏有限元法的应力控制标准等。在总结国内外拱坝建设实践经验的基础上，结合理论分析，提出了一套新的高拱坝应力控制标准，克服了现行拱坝设计规范中的缺点，允许应力与建筑物重要性和混凝土强度挂钩，给出了有限元法、拱梁分载法及不同软件的允许应力，反映了国内外拱坝建设的实践经验和科技进步，计算简单，与已有工程对比，也切实可行。