[发明专利]面板堆石坝的面板防裂设计方法

摘要

本发明公开了一种面板堆石坝面板的防裂设计方法，该设计方法是通过找到在该面板上受到最大平均拉应力的位置，从而找出该处的最大平均拉应力与面板和堆石体之间的摩擦角、凝聚力的关系，该面板的摩擦角和凝聚力的取值对应面板在出现最大平均拉应力处的拉应力等于或小于制造该面板的材料的抗拉强度。本发明的设计方法比现有技术中限制温差和增大面板的强度等方法具有更加可靠，也更加经济的优点。为堆石坝这种具有建造速度快、成本低的坝型的推广应用是具有积极意义的。

主权项

1、一种符合如下数学和力学模型的面板堆石坝的面板防裂设计方法：A、确定在面板上可能出现最大拉应力的位置L1：(1)取得根据设计时已经确定的面板的几何尺寸： 坝顶端面板最薄处的厚度b0， 面板的厚度变化系数a， 面板的轴向长度L，和 面板的倾斜角度α；(2)根据上述参数确定出现最大拉应力的位置L1：a＝0时：$L_1=\frac{(1-\frac{\mathrm{tg\alpha }}{\mathrm{tg\phi }})b_{0}L+\mathrm{DL}}{2(b_0+D)}$ a≠0时：$L_1=\frac{1}{a}\{(b_0+\mathrm{aL}+D)-\sqrt{{(b_0+\mathrm{aL}+D)}^2-a[(1-\frac{\mathrm{tga}}{\mathrm{tg\phi }})(b_{0}L+\frac{1}{2}a{L}^2)+\mathrm{DL}]}\}---\left(7\right)$ B、已知面板的材料的密度ρ后确定L1处最大平均拉应力σmax与摩擦角φ和凝聚力C的关系：${\sigma }_{\max }=\frac{1}{b_0+a(L-L_1)}\left\{\rho \right[b_0(L-L_1)+\frac{1}{2}a{(L-L_1)}^2](\cos \mathrm{\alpha tg\phi }-\sin \alpha )+C(L-L_1)\}+H_{L1}-----\left(9\right)$ C、根据面板材料的抗拉强度，使σmax等于或小于面板材料的抗拉强度σc，以此确定满足抗裂条件的摩擦角φ和凝聚力C：不考虑裂隙水时面板不发生贯穿裂缝的条件为：$\frac{1}{b_0+a(L-L_1)}\left\{\rho \right[b_0(L-L_1)+\frac{1}{2}a{(L-L_1)}^2](\cos \mathrm{\alpha tg\phi }-\sin \alpha )+C(L-L_1)\}\le {\sigma }_c-----\left(10\right)$ 考虑裂隙水时面板不发生贯穿裂缝的条件，其公式为：$\frac{1}{b_0+a(L-L_1)}\left\{\rho \right[b_0(L-L_1)+\frac{1}{2}a{(L-L_1)}^2](\cos \mathrm{\alpha tg\phi }-\sin \alpha )+C(L-L_1)\}+H_{L1}\le {\sigma }_c-----\left(11\right)$ D、根据由式(10或11)确定的摩擦角φ和凝聚力C选择面板和堆石体之间垫层的材料和/或控制施工的质量，使面板与堆石体之间各点的摩擦角和凝聚力C均等于或小于确定的摩擦角φ和凝聚力C。