一种处理大坝软弱基础的地下混凝土框格梁的制作方法

1.本发明涉及坝基修复技术领域，特别涉及一种处理大坝软弱基础的地下混凝土框格梁。


背景技术：

2.第三系高液限粘土、遇水膨胀的软岩在我国西南地区广泛分布，当前关于深覆盖软岩的大坝基础处理一直是个难题，几种常见的基础处理方案，如大开挖、砾石桩等均不能满足正常运用工况应力应变要求而，这样就导致大坝在使用过程中容易出现较大的位移，因此会影响大坝长时间使用的安全性。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种处理大坝软弱基础的地下混凝土框格梁，能够解决大开挖、砾石桩等均不能满足正常运用工况应力应变要求而，这样就导致大坝在使用过程中容易出现较大的位移，因此会影响大坝长时间使用的安全性的问题。
4.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种处理大坝软弱基础的地下混凝土框格梁，包括上游c20混凝土框格梁、下游c20混凝土框格梁以及心墙轴线c20混凝土纵格梁，所述上游c20混凝土框格梁以及下游c20混凝土框格梁均由三个纵格梁以及横格梁组成，横格梁设置两个纵格梁之间；
5.地下混凝土框格梁施工步骤：对坝基轮廓范围内表层1m至2m松散覆盖层清废后至风化泥岩，在风化泥岩内布置上游c20混凝土框格梁、下游c20混凝土框格梁以及心墙轴线c20混凝土纵格梁，上游c20混凝土框格梁与下游c20混凝土框格梁间距为30m(顺水流向)
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30m(垂直水流向)，心墙轴线c20混凝土纵格梁设于上游c20混凝土框格梁与下游c20混凝土框格梁中心处，上游c20混凝土框格梁与下游c20混凝土框格梁均入风化泥岩深度为8m，心墙轴线c20混凝土纵格梁入风化泥岩深度为7m。
6.优选的，所述横格梁和纵格梁均采用钢筋混凝土制成。
7.优选的，所述混凝土框格梁宽度均为1m。
8.优选的，所述上游c20混凝土框格梁与下游c20混凝土框格梁在垂直水流向以间距每60m间隔断开。
9.优选的，所述心墙轴线c20混凝土纵格梁宽度为0.5m。
10.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
11.(1)、该处理大坝软弱基础的地下混凝土框格梁，采用地下混凝土框格梁处理水库大坝软弱基础是一种全新的设计理念，通过在大坝软基范围内连续形成不同跨度的地下混凝土框格梁，并结合坝基应力应变进行配筋等结构设计，最终达到置换软弱地层，加固坝基，确保大坝结构安全的目地，同时该设计方案避免了基础大开挖产生深基坑安全问题及大量施工排水的难题，该型发明具体结构科学、施工可靠、处理大坝软基适应范围广等优
点。
附图说明
12.下面结合附图和实施例对本发明进一步地说明：
13.图1为本发明坝基混凝土框格梁平面布置图；
14.图2为本发明框格梁结构示意图。
具体实施方式
15.本部分将详细描述本发明的具体实施例，本发明之较佳实施例在附图中示出，附图的作用在于用图形补充说明书文字部分的描述，使人能够直观地、形象地理解本发明的每个技术特征和整体技术方案，但其不能理解为对本发明保护范围的限制。
16.在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
17.在本发明的描述中，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
18.本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。
19.请参阅图1-2，本发明提供一种技术方案：一种处理大坝软弱基础的地下混凝土框格梁，包括上游c20混凝土框格梁、下游c20混凝土框格梁以及心墙轴线c20混凝土纵格梁，上游c20混凝土框格梁以及下游c20混凝土框格梁均由三个纵格梁以及若干个横格梁组成，横格梁设置两个纵格梁之间，横格梁和纵格梁均采用钢筋混凝土制成，上游c20混凝土框格梁以及下游c20混凝土框格梁宽度均为1m，心墙轴线c20混凝土纵格梁宽度为0.5m。
20.地下混凝土框格梁的布置步骤：对坝基轮廓范围内表层1m至2m松散覆盖层清废后至风化泥岩，在风化泥岩内布置上游c20混凝土框格梁、下游c20混凝土框格梁以及心墙轴线c20混凝土纵格梁，上游c20混凝土框格梁与下游c20混凝土框格梁间距为30m(顺水流向)
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30m(垂直水流向)，心墙轴线c20混凝土纵格梁设于上游c20混凝土框格梁与下游c20混凝土框格梁中心处，游c20混凝土框格梁与下游c20混凝土框格梁均入风化泥岩深度为8m，心墙轴线c20混凝土纵格梁入风化泥岩深度为7m，垂直水流向的上游c20混凝土框格梁与下游c20混凝土框格梁间距每60m间隔断开。
21.经三维变形及应力特性研究地下混凝土框格梁坝基处理方案应力应变分析结果为：最不利地震工况，坝基框格梁受上部坝体重力作用，框格梁最大压应力处于底部，为4.42mpa，受不均匀变形影响，框格梁下部有拉应力，且靠近轴线的顺河向与轴向框格梁连接部位的拉应力大于下游最大拉应力，上游最大拉应力为2.25mpa，下游侧最大拉应力为2.75mpa，该拉应力均可通过对混凝土梁内进行配筋解决。
22.坝基经该地下混凝土框格梁加固后，坝壳应力应变如下；
23.水平位移：竣工期，大坝水平位移最大值分别为6.20cm(上游)和6.65cm(下游)；
24.满蓄期，在水荷载作用下，坝体向上游侧的变形减小，最大值为2.35cm；向下游侧变形的增大，最大值为11.28cm；
25.竖向位移：大坝竖向沉降最大值为58.23cm；
26.坝体应力：竣工期，大坝大小主应力分布规律是从心墙以及底部区域附近向上下游方向逐渐减小，大小主应力最大值分别为1.03mpa和0.44mpa；
27.满蓄期，由于浮托力的作用，上游坝体和坝基大小主应力均有所减小，大主应力和小主应力最大值分别降低至1.05mpa和0.43mpa；
28.坝基经该地下混凝土框格梁加固后，心墙应力应变分析结果：
29.竣工期，心墙顺河向位移较小；心墙竖向沉降最大值为59.24cm，位于河谷中央1/2心墙高度附近，心墙沿坝轴向位移最大值为3.23cm，心墙墙最大压应力为0.52mpa，位于心墙底部区域；
30.满蓄期，由于水压力的作用，心墙顺河向最大变形增大，顺河向最大位移为10.25cm，位于墙顶；心墙沿坝轴向位移最大值为3.08cm，心墙最大压应力为0.50mpa，没有出现拉应力。
31.坝基框格梁方案坝坡抗滑稳定：大坝抗滑稳定分析，进行三维静力有限元计算时，土体采用了邓肯张-eb模型模拟，计算参数来自三轴试验成果，另外，地基采用线弹性模型模拟，泊松比υ＝0.31(取自现场试验)，弹性模量e＝13mpa(根据土体压缩模量es进行换算，e＝es(1-2υ2/(1-υ))，考虑到自重作用主要产生竖向变形，因此静力计算时，采用两侧水平约束，竖向自由的边界，混凝土框格墙加固区域采用体积等效的原则换算，强度参数复合地基强度中c值较未加固地基土的增加量计算为，2.09mpa*(1/30+1/30)＝139.3kpa，计算中取为130kpa，计算时复核地基的摩擦角取值与未加固的地基土相同，当采用置换深度分别为5m及8m时，通过大坝三维静力分析，采用该地下混凝土框格梁加固坝基方案，框格梁的深度仍是层间滑动的控制工况，当游c20混凝土框格梁以及下游c20混凝土框格梁伸入风化层下部，深度为8m时，各工况抗滑安全系数，均大于规范允许值，大坝坝坡抗滑稳定满足规范要求。
32.三维有限元动力分析结果：
33.动力有限元分析地震作用主要产生水平剪切变形，地基两侧竖向约束，水平向自由；
34.(1)大坝地震加速度反应：
35.地震反应分析的结果表明，大坝顺河向最大加速度为5.2m/s2，放大倍数为1.73，大坝竖向最大加速度为4.8m/s2，放大倍数为2.4，坝轴向最大加速度为4.7m/s2，放大倍数为1.57，最大值均出现在坝顶，基岩对加速度的放大效应不明显，计算结果符合大坝有限元动力反应的一般规律。
36.(2)大坝永久变形：
37.大坝顺河向最大永久变形位移为25cm(向下游)，发生在大坝坝顶上游侧；竖向最大沉降为50cm。
38.上面结合附图对本发明实施例作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在
所述技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。