Page 35 - 2023年第54卷第9期

数还有一定距离，表明目前试验立柱的 ２ｍ高度在理论上就容易使立柱端部发生横向位移，当然这在
试验之前侧向支撑刚度 ｋ未知的情况下是无法避免的。为此，对于表 ５的 ｋ值，要使试验中的立柱变
形接近理论解的横向铰支情况，则应适当增加立柱高，即将表 ５中的半波数参数 Δ调整到接近整数 ３。
经计算对于保护层厚度 ５ｃｍ和 ８ｃｍ的立柱，高度应分别增至 ２２６２ｍｍ和 ２１４９ｍｍ。但是高度增加后
是否会影响 ｋ的试验结果，以及前述的分析是否正确，还有待未来的进一步研究印证。

４ 结语

高面板坝的面板挤压破坏按照发生部位可分为压性垂直缝两侧混凝土的挤压破坏和面板顺坡向非
结构缝部位（包括水平施工缝）混凝土的挤压破坏两类，本文研究针对后一种面板顺坡向挤压破坏进
行，其中如何分析钢筋压曲凸起的问题是关键。本项研究是接续文献［１２］理论解的分析研究进行的，
因为该文献其中的侧向支撑刚度为未知、是按照实际工程的挤压破坏应变观测结果估算的。文献［１２］
的主要结论是，可以用两侧有横向弹性支撑的压杆屈曲分析方法来研究面板顺坡向的挤压破坏。由于
在面板坝的面板配筋中没有箍筋，且目前工程中发生的面板顺坡向挤压破坏以坡向钢筋压曲为主，水
平向钢筋的横向作用对坡向钢筋的压曲影响不大，因此本文近似采用配有单根立筋的立柱受压试验来
模拟分析面板顺坡向的挤压破坏，未来可以在此研究基础上进一步改进，以期更精确地模拟实际面板
的钢筋构造。本研究中立柱的断面尺寸和钢筋直径均按照实际情况确定，取得的分析成果如下：
（ １）通过试验证实了文献［１２］的钢筋混凝土立柱抗压强度低于素混凝土柱、且钢筋保护层厚度越
小强度降低越大的推测。试验表明，与素混凝土柱相比，保护层厚 ５ｃｍ钢筋混凝土柱的强度降低约
１０％，而保护层厚 ８ｃｍ的钢筋混凝土柱的强度与素混凝土柱基本一致。此外，钢筋还使混凝土柱的极
限压应变减小。根据立柱试验的破坏荷载结果，可以通过文献［１２］的理论解反推出立柱的侧向支撑刚
－ ２
－ ２
度 ｋ，对于保护层厚 ５ｃｍ和 ８ｃｍ立柱，ｋ值相应为 ０．８４１Ｎ·ｍｍ 和 １．０３２Ｎ·ｍｍ 。此数值可供未来
实际混凝土面板的压曲数值分析参考。
（ ２）通过受压立柱各应变测试截面的应变试验结果分析及各截面承载力、混凝土与钢筋应变的对
比，发现立柱各截面位移不服从应变平面假设，且钢筋与钢筋所在位置的混凝土的压应变不一致。
（ ３）立柱各截面钢筋曲率普遍大于混凝土柱曲率，表明钢筋横向变形较大，钢筋与混凝土之间相
互作用强烈。
（４）本试验的立柱钢筋依据工程实际和压力试验机情况采用了偏心布置，可能导致立柱变形结果
不一定符合文献［ １２］中理论解的两端铰支约束情况；未来需要开展进一步的试验研究，特别是需开展
混凝土中钢筋压曲的数值分析研究，以深化对钢筋压曲的理论认识。
接续文献［ １２］的研究，本试验研究结果再次说明，限制钢筋的侧向变形是防止面板顺坡向挤压破
坏的根本措施。为此可采用单层配筋、将钢筋设置在面板中部；当挤压力更大时可以采用双层配筋加
配箍筋和增大面板厚度的方法应对。建议今后开展可模拟混凝土中钢筋压曲的挤压破坏数值模拟研
究，为这些措施的量化设计提供依据。

参 考 文 献：

［ １］ 徐泽平，郭晨．高面板堆石坝面板挤压破坏问题研究［Ｊ］．水力发电，２００７，３３（９）：８０ － ８４．
［ ２］ 徐泽平．混凝土面板堆石坝关键技术与研究进展［Ｊ］．水利学报，２０１９，５０（１）：６２ － ７４．
［ ３］ 关志诚．面板坝的挤压破坏和渗漏处理［Ｊ］．水利规划与设计，２０１２（２）：２３ － ２７．
［ ４］ 熊海华，徐耀，贾金生，等．高混凝土面板堆石坝面板挤压破坏分析［Ｊ］．水力发电，２０１５，４１（１）：２７ － ３０．
［ ５］ ＮＥＬＳＯＮＬＤＥＳＰｉｎｔｏ．ＶｅｒｙＨｉｇｈＣＦＲＤＤａｍｓ － ＢｅｈａｖｉｏｒａｎｄＤｅｓｉｇｎＦｅａｔｕｒｅｓ［Ｃ］??ＰｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓｏｆｔｈｅＴｈｉｒｄＳｙｍ
ｐｏｓｉｕｍ ｏｎＣｏｎｃｒｅｔｅＦａｃｅＲｏｃｋｆｉｌｌＤａｍｓ．Ｂｒａｚｉｌ ，Ｏｃｔｏｂｅｒ，２００７．
［ ６］ 曹克明，汪易森，徐建军，等．混凝土面板堆石坝［Ｍ］．北京：中国水利水电出版社，２００８．

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