專利名稱：：用于堆石壩的混凝土面板的制作方法
技術領域：
：本發(fā)明涉及土建，水利
技術領域：
，尤其是一種用于混凝土面板堆石壩的面板。
背景技術：
：堆石壩大壩斷面從上游到下游依次為混凝土面板、墊層料區(qū)、過渡料區(qū)、主堆石料區(qū)、下游堆石料區(qū)，其中混凝土面板作為主要的受力面和防水面，在施工中最為重要?，F(xiàn)在的混凝土面板為平板面板，當面板整體受力時，面板受到水的擠壓或者碰撞力，面板會產生一個變形，從而大壩面板與周邊環(huán)境的連接縫即周邊縫因中部的變形而產生一個與周邊開裂的拉力，見圖9，因此，大壩的周邊縫容易開裂，導致滲漏、滑坡，直至壩體損壞。同時，構成大壩面板的若干個單元板之間的接縫也是沿坡向的直線縫，在長期的水的作用下，各單元板之間也容易產生沿坡向的錯動和張開，導致面板單元與面板單元之間的面板縫開裂，從而導致滲漏。
發(fā)明內容本發(fā)明所要解決的技術問題是針對上述現(xiàn)有技術的不足，而提供一種防止周邊縫開裂和面板縫錯動和張開，提高堆石壩使用安全的面板。為解決上述技術問題，本發(fā)明采用如下技術方案一種用于堆石壩的混凝土面板，它由兩側肋板部分和設置在兩側肋板部分之間的主板部分組成，所述的主板部分和肋板部分分別由上、中、下三塊構成，所述的主板部分、肋板部分以及構成主板部分以及肋板部分的上、中、下三塊均是平板，所述的主板部分與肋板部分之間構成弓形，所述的主板部分與第一側的肋板部分的夾角為412°，所述的主板部分與第二側的肋板部分的夾角為412°;所述的主板部分和肋板部分的上、中、下三塊之間構成弓形，且上、中、下三塊之間的夾角為312。。所述的主板由多個面板單元組成，相鄰兩個面板單元之間的面板縫為折線，所述的肋板部分由多個面板單元組成，相鄰兩個面板單元之間的面板縫為折線。所述的面板單元可以根據(jù)需要分解為多個延縱向排列的六邊形板塊。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明堆石壩面板的有益效果是1、本發(fā)明面板由主板部分和肋板部分構成，且主板部分和肋板部分之間形成一夾角，從而通過兩塊肋板部分將主板部分支撐，所以當主板部分受到水的壓力時，主板部分的擠壓力將沿著兩塊肋板部分釋放，從而在肋板部分的周圍接觸巖體之間形成擠壓力，見圖10;同樣道理，每一部分(主板部分和肋板部分)上、中、下三塊的弓形設計，使三個"下"塊與地基之間也產生擠壓力；因此，面板與周圍接觸將更加緊密，而不會像現(xiàn)有平板面板那樣，因周邊縫產生拉力而開裂。所以本發(fā)明面板的周邊縫不會開裂，相反的，在水的長期作用下，周邊縫會更加牢靠，因而也不會產生滲水現(xiàn)象。2、構成面板的單元板之間的連接縫為折線，所以在單元板的上下錯動時，單元板之間還受到傾斜方向的擠壓力，阻止了單元板的上下錯位，所以上下錯位的可能性明顯降低。另外，肋板部分的面板單元之間受周圍接觸巖體擠壓力(平板設計時為拉力)，阻止了單元板之間的張開，所以，面板縫開裂的可能性也明顯減小。3、構成本發(fā)明的面板單元可以由多個六邊形板塊組成，板塊與板塊之間的非矩形連接面，在相互作用時相互牽引，不易產生相對的位移，所以大壩面板結構牢靠、結實，使用壽命長。圖1是本發(fā)明面板的結構示意圖。圖2是本發(fā)明面板的改進結構示意圖。圖3為本發(fā)明面板壩壩體標準橫斷面圖。圖4為本發(fā)明面板壩面板頂部平面圖。圖5構成面板單元的小板塊的尺寸標示圖。圖6面板有限元網(wǎng)格劃分及橫斷面位置圖。圖7是本發(fā)明面板應力等值線圖。其中7(a)坡向應力等值線圖，7(b)為軸向應力等值線圖。圖8是平板型面板的應力等值線圖。其中8(a)坡向應力等值線圖，8(b)為軸向應力等值線圖。圖9為平板型面板的受力分析圖。其中虛線為變形曲線。圖io是本發(fā)明面板的受力分析圖。其中虛線為變形曲線。具體實施例方式下面結合具體實施例對本發(fā)明作詳細說明下面以達開電站為例，將達開電站的混凝土面板為設計成三塊平面板，且三塊平面板成弓形。該弓形由中間的主板部分l和兩邊的肋板部分2組成，如果從受力合理角度分析，圓弧或者橢圓弧型的結構受力最合理，并考慮到施工的需要，將主板部分1和肋板部分2設計成平面型，示意圖見圖l，它由兩側肋板部分2和設置在兩側肋板部分2之間的主板部分1組成，而每一部分(主板部分和肋板部分)又分上3、中4、下5三塊，每一塊均是平板，相互之間構成弓形；主板部分l與兩側的肋板部分2的夾角分別為412。，且主板部分1與兩側肋板2的夾角可以不一致，比如，主板部分1與第一側肋板的夾角可以是4°，而與另一側肋板的夾角可以是7。；主板部分1和肋板部分2的上3、中4、下5三塊之間的夾角也為312°，同樣也可以不一致。對于達開電站，本發(fā)明混凝土面板壩面板采用上下游坡度較緩的形式，壩體標準橫斷面見圖3。大壩壩頂高程為1595.0m，壩頂寬度8.0ra，從開挖后趾板建基面起算，最大壩高為33.0m，從壩軸線建基面起算，最大壩高為25.0m。大壩上游壩坡為由坡率為1:1.90、1:1.70和l:1.50的三個壩坡組成。其中坡率為1:1.90的壩坡水平長度為19.00m，坡率為1:1.70的壩坡水平長度為17.OOm，坡率為1:1.50的壩坡最大水平長度為16.50m。，下游壩坡為1:1.50。大壩斷面從上游到下游依次為混凝土面板、墊層料區(qū)、過渡料區(qū)、主堆石料區(qū)、下游堆石料區(qū)?；炷撩姘宀捎玫群穸龋穸?.30m，；墊層料區(qū)為等水平寬度，寬度2.0m;過渡料區(qū)為等水平寬度，寬度3.0m;主堆石料區(qū)與下游堆石料區(qū)分界坡比為1:0.2?；炷林喊逯糜跀嚢铇俄敳?，厚度為0.6m，最大水平寬度6.0m。從橫斷面圖上只能看出沿坡向的弓形變化，沿壩軸向的折線變化見面板頂部平面圖4，兩側肋板部分的程度分別是32m和36m(壩頂總長152m)，折角為6°，以盡量減小對施工帶來的麻煩。平板型面板面板縫沿坡向是直上直下，容易使面板之間產生錯動，為了解決這個問題，本發(fā)明面板的主板部分1以及肋板部分2采用多個面板單元11拼接而成，在面板單元11之間的形成面板縫12，面板單元11也可以設計成多塊六邊形組成的形狀，如圖2，圖中實線為面板縫12的形狀，虛線僅是為了便于區(qū)分小板塊而畫在示意圖上，如果實際當中需要有面板橫縫，只要將相鄰的上下兩行虛線作縫即可。通過圖2能夠看出面板縫變成了"犬牙交錯"形式。由于現(xiàn)在的混凝土面板壩都采用滑模施工，而滑模的寬度大多是12米寬，所以，在達開電站面板的設計中，對于面板中間六邊形的尺寸采用￡1=13米，￡2=11米，對于//根據(jù)實際情況在8米到13米之間取(Zl，￡2，//見圖5)，對于處于邊緣的小板塊也根據(jù)實際情況進行相應的尺寸變化；面板縫的最上端和最下端(前后緣接縫)的走向是沿坡向，其中前后緣設計寬度8米，之所以將前后緣接縫設計成坡向走向，主要是基于便于施工以及面板主要承擔的重力的考慮。與平板型混凝土面板堆石壩一樣，本發(fā)明面板壩將三維有限元計算范圍將基巖與壩體或軟弱土地基的界面作為邊界。根據(jù)河谷情況，沿壩軸向截取17個斷面，根據(jù)地基及壩體施工安排沿壩高方向分21層。面板網(wǎng)格剖分及有限元斷面位置見圖6，混凝土面板與墊層之間設置Goodman接觸單元?；炷撩姘蹇p、周邊縫設置接縫連接單元。總共剖分出3792個單元，4153個結點。其中面板單元121個，面板縫單元110個，周邊縫單元16個。有限元計算時壩體及地基采用工程上較成熟的鄧肯-張模型，材料參數(shù)均見表1。整個計算模擬過程也與平板型面板壩壩類似。結果按竣工期與正常蓄水位工況整理。大壩結構應力位移最大值見表2，為了便于比較表中同時列出了平板型大壩的相應應力位移最大值，面板應力等值線圖見圖8。表1達開堆石壩材料E-ix模型參數(shù)<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>三維非線性有限元計算結果及分析表2本發(fā)明面板和平板型面板壩結構應力位移最大值<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>由于地基相對柔弱，所以，蓄水后，平板型面板底部局部區(qū)域和右岸出現(xiàn)了較大拉應力區(qū)，坡向和軸向最大拉應力值分別為1290kPa和796kPa，如圖8所示，而本發(fā)明面板雖然也產生了拉應力區(qū)，但相對于平板型卻明顯減少，坡向和軸向最大拉應力值也分別減少為957kPa和605kPa，如圖7所示，這說明本發(fā)明面板能夠明顯減小拉應力，從而有利于大壩安全。通過表2可以看出，壩型的改變幾乎不影響壩體及地基位移、應力。兩種壩型混凝土面板變形數(shù)值都在常規(guī)范圍內，比較而言，本發(fā)明面板的變形小于平板型面板，即本發(fā)明面板能夠減小變形；兩種壩型面板縫與周邊縫三個方向的位移不大，就張開變形而言，本發(fā)明面板更有利于減小張開縫的大小；由于本發(fā)明面板縫是"犬牙交錯"式的，通過比較能夠發(fā)現(xiàn)沿縫長方向的錯動明顯小于平板型面板?？梢?，本發(fā)明面板設計可以有效減小面板縫與周邊縫的變形，其受力分析圖見圖10?？傊ㄟ^三維有限元法數(shù)值計算表明采用本發(fā)明面板可以有效地減小面板坡向和軸向的拉應力，同時面板縫和周邊縫的張開變形也都減小。它說明本發(fā)明面板設計達到了預期目的。權利要求1、一種用于混凝土面板堆石壩的混凝土面板，其特征在于它由兩側肋板部分(2)和設置在兩側肋板部分(2)之間的主板部分(1)組成，所述的主板部分(1)和肋板部分(2)分別由上(3)、中(4)、下(5)三塊構成，所述的主板部分(1)、肋板部分(2)以及構成主板部分(1)以及肋板部分(2)的上(3)、中(4)、下(5)三塊均是平板，所述的主板部分(1)與肋板部分(2)之間構成弓形，所述的主板部分(1)與第一側的肋板部分的夾角為4～12°，所述的主板部分(1)與第二側的肋板部分的夾角為4～12°；所述的主板部分(1)和肋板部分(2)的上、中、下三塊之間構成弓形，且上、中、下三塊之間的夾角為3～12°。2、根據(jù)權利要求1所述的用于堆石壩的混凝土面板，其特征在于所述的主板部分(l)由多個面板單元(11)組成，相鄰兩個面板單元(11)之間的面板縫(12)為折線，所述的肋板部分(2)由多個面板單元(11)組成，相鄰兩個面板單元(11)之間的面板縫(12)為折線。3、根據(jù)權利要求1所述的用于堆石壩的混凝土面板，其特征在于:所述的面板單元(ll)由多個六邊形板塊延縱向排列而成。全文摘要本發(fā)明公開了一種用于混凝土面板堆石壩的混凝土面板，它由兩側肋板部分和設置在兩側肋板部分之間的主板部分組成，主、肋板部分分別由上、中、下三塊構成且均是平板，主板部分與肋板部分之間構成弓形，主板部分與兩側的肋板部分的夾角為4～12°(兩側夾角可不一樣)；主板部分和肋板部分的上、中、下三塊也構成弓形，相互之間的夾角為3～12°；本發(fā)明構成主、肋板部分的面板單元之間的面板縫為折線型。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明面板在肋板部分與周圍接觸巖體之間形成擠壓力，所以周邊縫不會開裂；本發(fā)明面板單元之間相互咬合，所以面板縫不易錯動；因此，在水的長期作用下，周邊縫和面板縫更加牢靠，也不易產生滲水現(xiàn)象。文檔編號E02B7/06GK101446081SQ20081023537公開日2009年6月3日申請日期2008年12月3日優(yōu)先權日2008年12月3日發(fā)明者殷德順,王保田,郭興文申請人:河海大學