景观重力坝构想

1、景观重力坝构想随着社会的飞速发展，人与自然和谐相处已日益受到关注，也对 工程审美提岀了更高要求。传统的水工学以工程措施为主要手段，忽 略了工程的人文性、景观性，因此将传统的水工结构与生态相融合有 着重要的理论意义。19 8 3年S e i f e r t提出“亲河川整治概念1 ,指出工程设施具备防洪、供水、水土保持等传统功能的同 时还应接近自然状况，既可保持自然景观，又较经济。Od urn提出生态工程后2 , 3 , II 0 1 Z m a n n将河流植被视为具有多种生态环境的多层结构，强调生态多样性在河流治理中的重要性，注 重工程治理与自然景观相协调。而我国对生态水工结构的研究相对较 晚

2、且较少。鉴此，木文在传统水工结构设计型式的基础上，对简单的 景观重力坝进行了结构分析与计算。1景观重力坝设计1 I设计思路国外己将水工美学理论4融入水利枢纽的结构型式、整体布 置设计中。传统的公路混凝土护坡严重影响了景观（图1 （ a ）但融入生态设计理念后的生态护坡设计（图1（ b ）产生的经济及人 文效益却截然不同5。本文提岀将公路边坡生态设计理念融入传 统的水工结构设计中以设计景观重力坝。设计景观重力坝时，在传统重力坝的结构型式上融入生态水工结 构理念，并满足规范6 中的稳定与应力要求、植物的栽培与生长 需求。但还需探索如下问题：护坡选择何种植物、植物根系的生长对 结构安全的影响.结构型

3、式既不影响使用寿命又能改观景观效果等。1 3景观重力坝计算景观重力坝的设计原则为：保证设计工程稳定，在承载能力极限 状态和正常使用极限状态下满足规范6 要求，能正常发挥其效益, 同时融入生态和谐的理念。因此，木文设计方案为：对最简单的实体 重力坝，在背水面的非溢流坝段设计生态水工结构型式71种植 草、乔木、灌木.藤类等植物。在不影响安全稳定强度的同时实现了 较好的景观效果，详见图2。在下游接近水而采用生态混凝土 8（即具有一定强度、体积小、自重轻，能形成蜂窝状空隙，适宜植物 生长，并可进行植被作业），为浮游植物动物提供休憩场所，使水下 形成一个良好的生态系统。2实例宁溪水利枢纽为梯级中第一级，

4、以发电为主，兼顾防洪，工程附 近植被良好，沿江风景优美。坝基岩石与混凝土的摩擦系数f =1. 0！ 2,粘聚力C = 0 . 61. 0 MPa。其重要挡水泄水建筑物按2级建筑物设计，假设坝基面高程0. Om,正常蓄水位8 5. 0 m,相应下游水位15. 0 m；校核洪水位8 9 0 m,相应下游水位15. 8 m；混凝土重度2 4 k N / m 3。2 - I剖面设计根据规范6 要求，非溢流坝段剖而设计的基本原理9 为: 满足稳定和强度要求，保证大坝安全；工程量小，造价低； 结构合理，运行方便；利于施工，方便维修。在结合规范6 与设计基本原理的基础上，融入生态元素，初步拟定的剖而结构型式

5、 及荷载分布见图3。2 - 2抗滑稳定及应力分析2. 2. I抗滑稳定分析抗滑稳定分析为重力坝设计中的一项重要内容，其目的是核算坝 体沿坝基而的安全度。利用抗剪断公式，可认为坝体混凝土与基岩接触良好，因此直接采用接触面上的抗剪断参数和抗剪断凝聚力L 计算抗滑稳定安全系数：中，为接触面以上的总铅直力；U为作 用在接触而上的扬压力；A为接触而而积；5P为接触而以上的总水 平力。2. 2. 2应力分析应力分析9是为检验大坝在施工期和运用期是否满足强度要 求，同时也为坝体混凝土标号分区和某些部位的配筋等问题提供依据。采用材料力学方法按最不利工况(施工完建期)计算景观重力坝的应 力，并进行抗滑稳定分析。

6、假定：坝体混凝土为均质、连续、各 向同性的弹性材料。视坝段为固接于地基上的悬臂梁，不考虑地 基变形对坝体应力的影响，并认为各坝段独立工作，横缝不传力。假定坝体水平截面上的正应力O y按直线分布，不考虑廊道等对坝体应力的影响。式中，yO为结构重要性系数；4)为设计状态系数;S ()为作用效应函数；R ()为抗力函数；Fd为荷载作用的设计值，kN； aK为几何对标准值；Yd为短暂结构系数；fd为材料性能的设计值；B为计算截面长度，m； m为坝体下游的边坡系数;R a为混凝土的抗压强度，kPa；为作用于计算截面以上全部O为寻荷载对计算截面形心的力矩总和，逆时针方向为正，kNm 找合理的设计断而，根据规范6 要求，编写了 Excel计算程序进行抗滑稳定性分析及应力分析，相关计算参数见表I、2 由表3可看出，在坝址处岀现了一5 92 5 k P a的拉应力，满足规范6中施工期坝面允许出现不大于0 I M P a的拉应力。根据规范6,木文采用的施工期工况属于短暂工况，结构重要性系数为Y 0 = I 0 ,设计状态系数为屮=0.95,短暂结构系数为Y d = 2 4。按式(2)计算所得坝址抗压强度承载能力结果见表4 由表4可看出，r OipS () R () /vdo且在施工完建期坝踵处垂直应力均小于0 1 M P a ,坝址抗压也满足规范6要求。