专利名称：：用于堆石坝的混凝土面板的制作方法
技术领域：
：本发明涉及土建，水利
技术领域：
，尤其是一种用于混凝土面板堆石坝的面板。
背景技术：
：堆石坝大坝断面从上游到下游依次为混凝土面板、垫层料区、过渡料区、主堆石料区、下游堆石料区，其中混凝土面板作为主要的受力面和防水面，在施工中最为重要。现在的混凝土面板为平板面板，当面板整体受力时，面板受到水的挤压或者碰撞力，面板会产生一个变形，从而大坝面板与周边环境的连接缝即周边缝因中部的变形而产生一个与周边开裂的拉力，见图9，因此，大坝的周边缝容易开裂，导致渗漏、滑坡，直至坝体损坏。同时，构成大坝面板的若干个单元板之间的接缝也是沿坡向的直线缝，在长期的水的作用下，各单元板之间也容易产生沿坡向的错动和张开，导致面板单元与面板单元之间的面板缝开裂，从而导致渗漏。
发明内容本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，而提供一种防止周边缝开裂和面板缝错动和张开，提高堆石坝使用安全的面板。为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案一种用于堆石坝的混凝土面板，它由两侧肋板部分和设置在两侧肋板部分之间的主板部分组成，所述的主板部分和肋板部分分别由上、中、下三块构成，所述的主板部分、肋板部分以及构成主板部分以及肋板部分的上、中、下三块均是平板，所述的主板部分与肋板部分之间构成弓形，所述的主板部分与第一侧的肋板部分的夹角为412°，所述的主板部分与第二侧的肋板部分的夹角为412°;所述的主板部分和肋板部分的上、中、下三块之间构成弓形，且上、中、下三块之间的夹角为312。。所述的主板由多个面板单元组成，相邻两个面板单元之间的面板缝为折线，所述的肋板部分由多个面板单元组成，相邻两个面板单元之间的面板缝为折线。所述的面板单元可以根据需要分解为多个延纵向排列的六边形板块。与现有技术相比，本发明堆石坝面板的有益效果是1、本发明面板由主板部分和肋板部分构成，且主板部分和肋板部分之间形成一夹角，从而通过两块肋板部分将主板部分支撑，所以当主板部分受到水的压力时，主板部分的挤压力将沿着两块肋板部分释放，从而在肋板部分的周围接触岩体之间形成挤压力，见图10;同样道理，每一部分(主板部分和肋板部分)上、中、下三块的弓形设计，使三个"下"块与地基之间也产生挤压力；因此，面板与周围接触将更加紧密，而不会像现有平板面板那样，因周边缝产生拉力而开裂。所以本发明面板的周边缝不会开裂，相反的，在水的长期作用下，周边缝会更加牢靠，因而也不会产生渗水现象。2、构成面板的单元板之间的连接缝为折线，所以在单元板的上下错动时，单元板之间还受到倾斜方向的挤压力，阻止了单元板的上下错位，所以上下错位的可能性明显降低。另外，肋板部分的面板单元之间受周围接触岩体挤压力(平板设计时为拉力)，阻止了单元板之间的张开，所以，面板缝开裂的可能性也明显减小。3、构成本发明的面板单元可以由多个六边形板块组成，板块与板块之间的非矩形连接面，在相互作用时相互牵引，不易产生相对的位移，所以大坝面板结构牢靠、结实，使用寿命长。图1是本发明面板的结构示意图。图2是本发明面板的改进结构示意图。图3为本发明面板坝坝体标准横断面图。图4为本发明面板坝面板顶部平面图。图5构成面板单元的小板块的尺寸标示图。图6面板有限元网格划分及横断面位置图。图7是本发明面板应力等值线图。其中7(a)坡向应力等值线图，7(b)为轴向应力等值线图。图8是平板型面板的应力等值线图。其中8(a)坡向应力等值线图，8(b)为轴向应力等值线图。图9为平板型面板的受力分析图。其中虚线为变形曲线。图io是本发明面板的受力分析图。其中虚线为变形曲线。具体实施例方式下面结合具体实施例对本发明作详细说明下面以达开电站为例，将达开电站的混凝土面板为设计成三块平面板，且三块平面板成弓形。该弓形由中间的主板部分l和两边的肋板部分2组成，如果从受力合理角度分析，圆弧或者椭圆弧型的结构受力最合理，并考虑到施工的需要，将主板部分1和肋板部分2设计成平面型，示意图见图l，它由两侧肋板部分2和设置在两侧肋板部分2之间的主板部分1组成，而每一部分(主板部分和肋板部分)又分上3、中4、下5三块，每一块均是平板，相互之间构成弓形；主板部分l与两侧的肋板部分2的夹角分别为412。，且主板部分1与两侧肋板2的夹角可以不一致，比如，主板部分1与第一侧肋板的夹角可以是4°，而与另一侧肋板的夹角可以是7。；主板部分1和肋板部分2的上3、中4、下5三块之间的夹角也为312°，同样也可以不一致。对于达开电站，本发明混凝土面板坝面板采用上下游坡度较缓的形式，坝体标准横断面见图3。大坝坝顶高程为1595.0m，坝顶宽度8.0ra，从开挖后趾板建基面起算，最大坝高为33.0m，从坝轴线建基面起算，最大坝高为25.0m。大坝上游坝坡为由坡率为1:1.90、1:1.70和l:1.50的三个坝坡组成。其中坡率为1:1.90的坝坡水平长度为19.00m，坡率为1:1.70的坝坡水平长度为17.OOm，坡率为1:1.50的坝坡最大水平长度为16.50m。，下游坝坡为1:1.50。大坝断面从上游到下游依次为混凝土面板、垫层料区、过渡料区、主堆石料区、下游堆石料区。混凝土面板采用等厚度，厚度0.30m，；垫层料区为等水平宽度，宽度2.0m;过渡料区为等水平宽度，宽度3.0m;主堆石料区与下游堆石料区分界坡比为1:0.2。混凝土趾板置于搅拌桩顶部，厚度为0.6m，最大水平宽度6.0m。从横断面图上只能看出沿坡向的弓形变化，沿坝轴向的折线变化见面板顶部平面图4，两侧肋板部分的程度分别是32m和36m(坝顶总长152m)，折角为6°，以尽量减小对施工带来的麻烦。平板型面板面板缝沿坡向是直上直下，容易使面板之间产生错动，为了解决这个问题，本发明面板的主板部分1以及肋板部分2采用多个面板单元11拼接而成，在面板单元11之间的形成面板缝12，面板单元11也可以设计成多块六边形组成的形状，如图2，图中实线为面板缝12的形状，虚线仅是为了便于区分小板块而画在示意图上，如果实际当中需要有面板横缝，只要将相邻的上下两行虚线作缝即可。通过图2能够看出面板缝变成了"犬牙交错"形式。由于现在的混凝土面板坝都采用滑模施工，而滑模的宽度大多是12米宽，所以，在达开电站面板的设计中，对于面板中间六边形的尺寸采用￡1=13米，￡2=11米，对于//根据实际情况在8米到13米之间取(Zl，￡2，//见图5)，对于处于边缘的小板块也根据实际情况进行相应的尺寸变化；面板缝的最上端和最下端(前后缘接缝)的走向是沿坡向，其中前后缘设计宽度8米，之所以将前后缘接缝设计成坡向走向，主要是基于便于施工以及面板主要承担的重力的考虑。与平板型混凝土面板堆石坝一样，本发明面板坝将三维有限元计算范围将基岩与坝体或软弱土地基的界面作为边界。根据河谷情况，沿坝轴向截取17个断面，根据地基及坝体施工安排沿坝高方向分21层。面板网格剖分及有限元断面位置见图6，混凝土面板与垫层之间设置Goodman接触单元。混凝土面板缝、周边缝设置接缝连接单元。总共剖分出3792个单元，4153个结点。其中面板单元121个，面板缝单元110个，周边缝单元16个。有限元计算时坝体及地基采用工程上较成熟的邓肯-张模型，材料参数均见表1。整个计算模拟过程也与平板型面板坝坝类似。结果按竣工期与正常蓄水位工况整理。大坝结构应力位移最大值见表2，为了便于比较表中同时列出了平板型大坝的相应应力位移最大值，面板应力等值线图见图8。表1达开堆石坝材料E-ix模型参数<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>三维非线性有限元计算结果及分析表2本发明面板和平板型面板坝结构应力位移最大值<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>由于地基相对柔弱，所以，蓄水后，平板型面板底部局部区域和右岸出现了较大拉应力区，坡向和轴向最大拉应力值分别为1290kPa和796kPa，如图8所示，而本发明面板虽然也产生了拉应力区，但相对于平板型却明显减少，坡向和轴向最大拉应力值也分别减少为957kPa和605kPa，如图7所示，这说明本发明面板能够明显减小拉应力，从而有利于大坝安全。通过表2可以看出，坝型的改变几乎不影响坝体及地基位移、应力。两种坝型混凝土面板变形数值都在常规范围内，比较而言，本发明面板的变形小于平板型面板，即本发明面板能够减小变形；两种坝型面板缝与周边缝三个方向的位移不大，就张开变形而言，本发明面板更有利于减小张开缝的大小；由于本发明面板缝是"犬牙交错"式的，通过比较能够发现沿缝长方向的错动明显小于平板型面板。可见，本发明面板设计可以有效减小面板缝与周边缝的变形，其受力分析图见图10。总之，通过三维有限元法数值计算表明采用本发明面板可以有效地减小面板坡向和轴向的拉应力，同时面板缝和周边缝的张开变形也都减小。它说明本发明面板设计达到了预期目的。权利要求1、一种用于混凝土面板堆石坝的混凝土面板，其特征在于它由两侧肋板部分(2)和设置在两侧肋板部分(2)之间的主板部分(1)组成，所述的主板部分(1)和肋板部分(2)分别由上(3)、中(4)、下(5)三块构成，所述的主板部分(1)、肋板部分(2)以及构成主板部分(1)以及肋板部分(2)的上(3)、中(4)、下(5)三块均是平板，所述的主板部分(1)与肋板部分(2)之间构成弓形，所述的主板部分(1)与第一侧的肋板部分的夹角为4～12°，所述的主板部分(1)与第二侧的肋板部分的夹角为4～12°；所述的主板部分(1)和肋板部分(2)的上、中、下三块之间构成弓形，且上、中、下三块之间的夹角为3～12°。2、根据权利要求1所述的用于堆石坝的混凝土面板，其特征在于所述的主板部分(l)由多个面板单元(11)组成，相邻两个面板单元(11)之间的面板缝(12)为折线，所述的肋板部分(2)由多个面板单元(11)组成，相邻两个面板单元(11)之间的面板缝(12)为折线。3、根据权利要求1所述的用于堆石坝的混凝土面板，其特征在于:所述的面板单元(ll)由多个六边形板块延纵向排列而成。全文摘要本发明公开了一种用于混凝土面板堆石坝的混凝土面板，它由两侧肋板部分和设置在两侧肋板部分之间的主板部分组成，主、肋板部分分别由上、中、下三块构成且均是平板，主板部分与肋板部分之间构成弓形，主板部分与两侧的肋板部分的夹角为4～12°(两侧夹角可不一样)；主板部分和肋板部分的上、中、下三块也构成弓形，相互之间的夹角为3～12°；本发明构成主、肋板部分的面板单元之间的面板缝为折线型。与现有技术相比，本发明面板在肋板部分与周围接触岩体之间形成挤压力，所以周边缝不会开裂；本发明面板单元之间相互咬合，所以面板缝不易错动；因此，在水的长期作用下，周边缝和面板缝更加牢靠，也不易产生渗水现象。文档编号E02B7/06GK101446081SQ20081023537公开日2009年6月3日申请日期2008年12月3日优先权日2008年12月3日发明者殷德顺,王保田,郭兴文申请人:河海大学