混凝土重力坝断面结构模型试验.PDF

《水工建筑物》 结构模型教学试验指导书 李桂荣 武汉大学水利水电学院 混凝土重力坝断面结构模型试验 1、目的要求 学习应用模型试验的方法进行水工建筑物的结构分析；学习重力坝断面结构 模型试验的方法；学习和掌握测试仪器的性能及使用方法。 2、试验内容 大坝在设计情况下坝基面上的应力分布情况；大坝在设计情况下坝体的水平 位移。 3、试验原理 在水工建筑物中如拱坝、支墩坝、连拱坝等结构和边界都比较复杂的情况， 数学模型不可能或者难以模拟的某些重要的物理现象，往往需要借助物理模型进 行试验研究。结构模型试验内容包括：应力、变形、稳定及承载能力等问题。结 构模型能够模拟建筑物及其地基的实际结构性态，可以同时考虑多种因素及复杂 的边界条件，而且能给人以直观的结果，因此结构模型试验是结构分析的一种重 要手段。 结构模型试验要解决的问题，是将原型水工建筑物上的力学现象缩小到模型 上，从模型上模拟出与原型相似的力学现象中，量测应力、位移和安全度，再通 过一定的相似关系推算到原型建筑物。模型试验如果能正确地解决模拟问题，同 时又采用了精确的量测方法，则其所得成果就可能较好反映原型的实际情况。 根据相似原理，按照结构模型试验相似指标设计出与原型相似的重力坝模 型，从相似模型上，量测应变等，再通过一定的相似关系推算到原型建筑物。 4 ．原型基本资料： 重力坝为混凝土实体重力坝，坝高为 81 米，坝顶宽 12 米，坝底宽 60 米， 下游坝坡 1 ：0.75 。坝体混凝土弹性模量E =19200Mpa, 坝基岩体弹性模量 1 E =19200Mpa ，E =9600Mpa ，混凝土与基岩的泊松比均为μ =μ 0.2，坝体混凝 2 3 1 2 3 3 土密度为 24KN/M ，库水密度为 10KN/M ，水库上游设计水位 78 米。校核水位 80 米。 5、相似关系及相似常数的确定 结构模型试验的目的是研究建筑物的应力和变形状态。我们研究的主要对象 是水利和土建工程中的混凝土建筑物及地基。需要通过模型模拟的主要有荷载的 类型及大小，建筑物的几何形状的尺寸和材料的物理力学性能。为使模型上产生 的物理现象与原型相似，模型材料、模型形状和荷载等必遵循一定的规律，这个 规律就是相似原理。根据相似原理结合本次试验，原型（P ）与模型（M ）各物 理量之间保持下列相似关系： 5.1 相似常数 几何比尺： C =L /L =100 L P M 弹模比尺： C =E /E =6 E P M 密度比尺： C =γ /γ γ P M 应变比尺： C = ε/ ε =1 ε P M 应力比尺： C σ=σ /σ =6 P M 位移比尺： C =δ / δ =100 δ P M 1 泊松比比尺： C =μ / μ =1 μ P M 3 3 荷载比尺 C =X /X C . C =6/100*100 =60000 X P M γ L