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我国已建成的水库工程中,混凝土重力坝是最常的一种坝型。重力坝在运行过程中会出现混凝土老化、坝基失稳、坝踵拉应力等问题,威胁着坝体的安全;同时随着水库运行,大量泥沙淤积于库内。侵占了水库的有效库容,使原水库工程不能满足工业生产居民生活的供水需求,重力坝加高在一定程度上能解决上述问题,使工程继续发挥其经济和社会效益。预应力式加高重力坝具有投资少、工程量小、对工程的正常运行影响小等优点。本文以实际工程为例,采用非线性有限元分析方法对预应力式加高重力坝方案进行建模计算。 本研究主要内容包括:⑴对预应力锚索加高后的重力坝进行静力计算,结果表明预应力锚索能有效限制坝踵处的拉应力,改善坝体的应力分布状态,减少坝体的位移,同时能提高抗滑稳定安全系数,增强坝体的安全稳定性,说明预应力式加高重力坝的方案在技术上是可行的。⑵在其他条件不变的情况下,改变锚索预应力的大小,可以看出沿坝体高度方向从坝基向坝顶,铅直方向的压应力先增大后减小,在接近坝顶处又急剧增大。当坝顶处压应力超过混凝土的极限抗压强度,混凝土会发生塑性变形。实际工程中应合理确定锚索预应力大小,防止混凝土发生压碎破坏。⑶在其他条件不变情况下,改变锚索的间距,可以看出两边锚索的压应力随着锚索间距的增大,呈现出先增大后减小的规律。单根锚索左右两边的间距越接近,压应力的分布就越均匀,坝体应力分布越趋于良好。⑷在其他条件不变情况下,改变锚索的个数,可以看出随着锚索个数的增加,相邻锚索压应力峰值差就越小,各锚索周围混凝土的压应力分布就越均匀,坝顶处的塑性区范围就越小。实际工程中应综合考虑锚固效果和经济成本这两个因素,确定出合理的锚索个数,避免混凝土局部应力集中,发生塑性破坏。