梅山连拱坝

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梅山大坝建成运行数十年来,历经了20世纪60年代、70年代、80年代和90年代的多次除险加固,目前仍在进行新一轮的险除加固。
中文名
梅山连拱坝
外文名
MeishanMultipleArchDam)
地    点
安徽省金寨县
对    象
防洪、灌溉
对    应
水利水电工程

梅山连拱坝简介

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梅山连拱坝(MeishanMultipleArchDam)位于中国淮河支流史河上游安徽省金寨县境内,北距史河入淮口130km,是一座以防洪、灌溉为主,兼有发电等综合效益的大型水利水电工程。1954年3月动工,1956年1月连拱坝主体工程基本竣工,1958年水库开始蓄水。水库为多年调节,防洪库容10.65亿m3,设计灌溉面积25.53万hm2,装机容量4×1万kW。
大坝支墩是将大坝承受的所有外荷载传递给坝基的惟一结构体,支墩的空间几何形态是一个有一定厚度的三角形平板,常识告诉我们,此类平板构件的刚度和稳定性将主要取决于该结构与其他结构的联接型式。可以认为,支教在大坝横剖面方向(平行水流)上,其刚度和稳定性是好的,而在大坝纵轴线方向上,显然不如前者。以此分析,我们就可以把大坝的结构稳定性的溥弱环节定位在大坝纵轴线方向的支墩稳定性问题上。
支墩构件的上部与拱相连接,下部与地基连接,根据结构的力学简化原则,可以将支墩在平行坝轴线方向上看成为杆件,杆件与地基的连接应为固定支座、固定铰支座和可动铰支座这三种型式中的一种。从坝肩剖面图上分析,支墩与地基之间的连接是可以转动的,同时还具有向河床方向的移动空间(地质体中有倾向河床方向的不利结构面,支墩与地基的接触面在水平方向由磨擦力提供约束),其连接型式应为既可以转动又可以移动的“可动铰支座”。这样一来,整个大坝的结构就成为上游坝坡面与各支墩之间为刚性约束,而各支墩与坝基地质体之间为可动铰支座连接,大坝在坝轴线方向上是一个几何可变体,显然存在重大不稳定隐患,相当于我们脚下穿着滚轴冰鞋,你只要不是溜冰高手,其安全感将是您永远放心不下的最大担忧。
综上分析,笔者认为本工程事故的原因除了勘测设计单位分析的原因之外,最为本质的原因是由于大坝结构在纵轴线方向上存在构造缺陷,支墩杆件在底部没有其他杆件互相连接,地质体对支墩除了垂直反力约束之外不能充分地提供其他自由度方向上的有效约束,致使大坝在纵轴线方向上成为几何可变体,至少也是一个几何瞬变体系,为大坝留下了结构稳定性的重大缺陷。由于突发性未知荷载的一触即发,导致结构局部突然位移,拉开地基岩体,高压水流乘虚而入,事故终于不可避免地展示在我们的面前。Oakley Sunglasses

梅山连拱坝大坝支墩结构加固措施

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目前的大坝支墩结构型式,部分拱、垛空腔内已经在前期加固时填筑了混凝土重力墩或浇筑了支撑混凝土,增加了垛基预应力锚索,实际上的右坝肩部分支墩与地基的连接型式已经从可动铰支座转化为固定支座型式,从而保证了右坝肩在出事加固后数十年来的运行稳定,可见此类加固措施是可行的。
左坝肩大坝支墩与地基的连接是可动铰支座型式,是本工程的最大隐患。参照右坝肩加固型式应该也是可行的,或者说是必要的。两岸对称加固,结构型式相同,刚度一致,有利于大坝受力条件的平衡协调,这也是笔者的建议加固型式。
要将河床部位的支墩与地基的连接型式加固成固定支座,只有填筑大体积混凝土,技术难度不大但工程量较大,是否必要还可以商榷。笔者认较为可取的是加固成固定铰支座的型式。原则上讲,所有支墩与地基的接触都应考虑图4a这种型式,其优点是既可以保证结构的稳定性,又不是刚性约束,适应变形的能力更好一些。换句话说,我们只要将所有支墩与地基的连接型式加固为固定铰支座型式,就完全可以将大坝在坝轴线方向上从几何可变体转化为几何不变体,大坝整体结构就是稳定的。但右岸早已按固定支座加固,为了使结构对称,确保受力平衡,因此本文建议左岸加固型式同右岸。而对于河床部位,则完全可以另行考虑。如果建坝时对支墩没有考虑固定支座的结构措施,则按图4c型式加固反而不利,因为固定支座将产生转动约束,使得支墩在底部附近产生较大弯矩,此类能够回避的问题尽可能地回避是可取的。
至此,结构加固方案已见雏形,只要将河床部位的支墩以横杆、斜杆这种连杆相连接就可以了。增加的横杆和斜杆可以是钢架、钢筋混凝土横梁等,设计师们有的是办法,在此就不再多卖弄了。