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本文的研究对象为鸭池河水电站坝后背管结构,该坝后背管拟在已建成并运行十余年的东风水电站的双曲拱坝坝体上扩建。考虑到该大坝和基岩等结构在各种荷载作用下,受力已基本趋于均匀,变位也已基本稳定等情况,对扩建背管结构采用组合工况的形式进行了模拟计算,并进行了设计方案论证。
根据三维有限元理论,对坝后背管结构、大坝、岩体等进行了合理简化,建立了正确的三维有限元整体模型。其中,对坝体、岩体结构采用了20节点块体单元进行模拟,对背管结构采用了8节点壳体单元进行了模拟,为保持二者协调变形,采用刚臂单元进行连接。
根据坝后背管结构二十多种工况的受力及变位计算结果,验证了背管结构在多种计算工况下均满足强度、刚度要求,为设计单位提供了理论依据。
经过论证,鸭池河水电站坝后背管取消伸缩节具有可行性。本文提出了取消伸缩结构可采取的工程措施,即在背管与外包混凝土的接触面内设置软垫层的两套结构方案,并根据相应的工况进行了计算。计算结果表明,两套结构方案均可起到减少径向压应力,保证结构稳定性,并对结构变位进行补偿的作用。