某高堆石坝混凝土面板结构中GFRP筋替代钢筋的可行性研究.pdf

设计施工水利规划与设计２０２４年第７期

ＤＯＩ:１０３９６９/ｊｉｓｓｎ１６７２￣２４６９２０２４０７０２７

某高堆石坝混凝土面板结构中ＧＦＲＰ筋

替代钢筋的可行性研究

１２２

任泽栋ꎬ吕典帅ꎬ卢亚龙

(１水电水利规划设计总院ꎬ北京１００１２０ꎻ

２中国电建集团北京勘测设计研究院ꎬ北京１０００２４)

摘要:为探究高面板堆石坝的面板结构中采用耐碱玻璃纤维筋(ＧＦＲＰ)替代钢筋的可行性问题ꎬ文章借助有限元

软件针对面板变形、混凝土应力、以及筋材应力情况进行了三维静力分析ꎮ结果表明:静力状态下面板两种配筋

方案坝体应力变形、面板混凝土应力变形大体一致ꎬ但在相同承载和配筋率条件下ＧＦＲＰ筋应力要比钢筋应力小

得多ꎬ但两种方案筋应力均低于其材料允许强度ꎮ从静力特性来看ꎬ在该高堆石坝面板结构中采用ＧＦＲＰ筋替代

钢筋的方案是可行的ꎮ

关键词:面板堆石坝ꎻ混凝土ꎻＧＦＲＰ筋ꎻ钢筋ꎻ替代

中图分类号:ＴＶ６４１４文献标识码:Ａ文章编号:１６７２￣２４６９(２０２４)０７￣０１３３￣０５

坝轴线处最大坝高１０１ｍꎬ坝顶宽１０ｍꎬ长４７２ｍꎬ

０引言

大坝上游坝坡１∶１４ꎬ采用混凝土面板防渗ꎬ面板

２

ＧＦＲＰ筋作为一种新型低碳高性能复合材料ꎬ防渗面积４９２万ｍꎻ下游坝坡１∶１９ꎬ下游坝面

如图１所示ꎬ由于具有质量轻、抗拉强度高、施工采用网格梁植草护坡ꎬ护坡厚度０５ｍꎮ坝体分区

便捷、耐腐蚀性强、透磁波性能强等一系列优如图２所示ꎬ坝体填筑料从上游到下游分为垫层

[１￣４]区、上游过渡区、上游堆石区、下游过渡区、下游

点ꎬ在建筑结构、桥梁等领域的工程实践中做

了在一些混凝土结构中替代钢筋尝试ꎬ并取得了较堆石区ꎮ

好的效果[５￣１０]ꎮ随着材料技术不断革新进步ꎬ工程上水库面板堆石坝面板采用Ｃ３０Ｗ１０Ｆ３００(二

建设绿色、低碳化已经成为当下的“时尚追求”ꎮ级配)混凝土ꎬ混凝土面板共计３７块ꎬ厚度４０~

水利水电工程具有混凝土结构种类多、范围广、钢６０ｃｍꎬ面板斜长最长为１３５２３ｍꎮ原设计方案中ꎬ

筋用量大、施工难度大等特点ꎬ加之水工钢筋混凝面板配筋采用Ｃ２０钢筋ꎬ目前上水库大坝面板拟采

土结构常年在有水、潮湿、严寒、高温等多种复杂用Ｃ２２耐碱玻璃纤维筋(ＧＦＲＰ)替代钢筋ꎬ典型配

环境下交替运行ꎬ钢筋腐蚀问题时有发生[１１￣１３]ꎮ筋如图３所示ꎮ

作为混凝土结构的应用“大户”ꎬ这种传统的钢筋１２材料参数

混凝土结构也在去锈蚀、低碳化、便捷施工方面不为探究ＧＦＲＰ筋替代钢筋的可行性ꎬ利用采

断做着多种尝试ꎮ用有限元软件做了计算分析ꎬ应力变形计算采用

因此ꎬ为了探究某抽水蓄能电站高面板堆石坝总应力有限元方法ꎮ其中ꎬ堆石料采用ＤｕｎｃａｎＥ￣

中应用ＧＦＲＰ筋替代钢筋的可行性ꎬ本文针对该高Ｂ非线性模型ꎬ面板和筋材采用线弹性模型ꎬ混

堆石坝混凝土面板为研究