Page 29 - 2023年第54卷第9期

填缝材料的压缩模量，郝巨涛等 ［７］ 曾提出了可在缝中设置厚度合适的塑性衬垫材料来避免面板挤压破
坏的方案，孔宪京等 ［８］ 曾建议采用降低接触摩擦、适当减小竖缝填料刚度以及增加竖缝预留宽度等方
法，徐耀等 ［９］ 曾提出将压性缝设置成软 接缝，徐泽平 等 ［１０］ 曾 提出 设置 可吸 收变 形的 面板 纵 缝填充
材料。

图 １ 非结构缝部位面板的顺坡向挤压破坏

相较于面板垂直缝的挤压破坏，面板沿坝坡方向的挤压破坏目前仍未得到坝工界的足够重视。从
机理上看，面板沿坝坡方向的挤压破坏的外部因素仍然是堆石体变形作用下面板沿坝坡向应力增加所
致，但另一方面，从面板的内部结构看，由于面板主要沿坝坡向展布，其钢筋分布的主体为顺坝坡方
向钢筋，因此，钢筋的布置和钢筋保护层厚度等因素也会对面板抵抗沿坝坡向挤压破坏的能力有着直
接的影响。对于面板沿坝坡方向的挤压破坏，从目前实际工程观察到的破坏现象看，在顺坡向压应力
的作用下，面板混凝土中坡向钢筋的压曲及其与周边混凝土的相互作用不容忽视，如何考虑面板中钢
筋受压屈曲的影响是当前尚未解决的高面板坝面板设计问题。曹克明等 ［６］ 认为保护层厚度 ５ｃｍ的双
层钢筋比布设在面板中部的单层钢筋更容易发生钢筋压曲的挤压破坏，建议超高坝底部面板宜采用布
置在面板中心的单层配筋，顶部面板可以采用由箍筋加固的双层配筋。老挝 １８２ｍ高的 Ｎａｍ Ｎｇｕｍ ２
面板坝就曾在面板的高压应力区配置了加箍筋的双层钢筋 ［１１］ ，实践表明，通过加置箍筋以抑制坡向钢
筋的压曲可有效避免面板沿坝坡方向的挤压破坏。为了从机理上论证坡向钢筋的压曲对面板沿坝坡方
向的挤压破坏的作用，需要对面板的钢筋混凝土结构在压应力作用下的应力变形特性进行细致的分析
研究，从而对高混凝土面板坝相关的箍筋设计提供理论基础和指导。
如前所述，从目前观察到的面板混凝土沿坝坡向挤压破坏的表观现象看，面板挤压破坏处的钢筋
基本上均呈单向（坡向）压曲（见图 １）的变形形态。对于这一类的变形形态，理论上可以简化采用常规
压杆稳定理论进行计算，但鉴于常规压杆稳定理论中的临界荷载是随着杆长增加而单调无限减小，而
工程中即使面板受压长度很长其临界受压荷载也不可能无限小，对此郝巨涛曾用有侧向弹性支撑的均
质压杆理论解进行了定性分析，分析中取各向的侧向支撑刚度均为 ｋ，分析主要结论是：开始时压杆
的压屈临界荷载随杆长增加而逐渐减小，但当杆长增至数米至十几米时压杆的临界压屈荷载将降至稳
定值，并不再随杆长的进一步增加而减小，该稳定临界压曲荷载值主要取决于侧向支撑刚度 ｋ，提高 ｋ
值可使压杆免于压曲失稳，由此表明可以采用有侧向支撑刚度 ｋ的压杆稳定理论对面板坡向挤压破坏
问题进行机理性分析。该项分析还进一步指出，稳定临界荷载值与压杆直径无关，压杆直径仅影响压
杆压曲曲线的半波长，而半波长则应是确定箍筋间距的重要参数 ［１２］ 。因此如何依据面板的实际配筋情
况来分析面板坡向钢筋受压屈曲时的侧向支撑刚度 ｋ，就是未来研究需要回答的关键问题。
实际工程中的面板坡向钢筋压曲主要发生在上层钢筋，且钢筋的侧向变形约束是上下非对称的。
较为理想的面板顺坡向挤压破坏分析手段，应是建立充分反映钢筋混凝土面板细部结构，且以钢筋受
压屈曲分析为基础的钢筋混凝土面板数值分析模型，而在这一模型中，受压钢筋的侧向支撑刚度 ｋ则
是重要的计算 分析 参数，其大 小与多 项面 板结构 参 数 有 关，其 中 钢 筋 保 护 层 厚 度 应 是 重 要 的 影 响
因素。

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