坝坡加筋用钢筋优化方案

加筋结构除用上述钢筋混凝土外，也可把钢筋埋设在堆石或卵砾石内加筋。钢筋直径一般为Φ22～38mm。横向钢筋 （钢筋垂直于坝轴线）水平间距为1 ～1.5m，纵向钢筋 （钢筋平行于坝轴线）水平间距2 ～2.5m，组成一层钢筋网格。竖向间距一般1 ～3m。正确的钢筋直径和间距可用有限元法计算确定，亦可用拟静力圆弧滑动法计算确定。

假定滑裂面如图9.24 所示，加筋受力T1、T2、…、Ti、…假定这些力呈三角形分布，如图9.24 （b）所示。则根据其位置可确定T2、T3、…、Ti、…等于T1的百分数，例如T2＝0.96T1、T3＝0.90T1、T4＝0.82T1、…。图9.24 （c）为i 土条的受力图。令各土条宽均为b，土条的厚度为加筋的间距t，则土条重量Wi＝γbhit，式中hi为土条高度 （图上未示），γ为土的密度。坝坡外水面以上土体以湿密度计，水面以下土体以浮密度计。uω为渗流等势线测压管水压力，uωlt 为作用在土条底部圆弧面上的渗透水压力，l 为圆弧长度，l ＝bsecψ。cdlt 为土条底部圆弧面上的凝聚力，对堆石为咬合力。

图9.24　加筋土石坝的坝坡稳定计算

图9.25　土石坝不同高程的加速度分布系数αi

(www.xing528.com)

式中 cd、Φd——动总应力抗剪强度，由振动三轴试验确定，对于堆石，可采用静力有效抗剪强度；

γ0——水的密度；

Mc——水平向地震惯性力对滑弧圆心的力矩；

Z——坝坡外水位至土条底面中点的高差；

其他符号见图9.24。

《水工建筑物抗震设计规范》规定，安全系数见表9.22。

设计时，假定滑弧圆心和半径，并假定加筋的间距，则式 （9.33）中只有Ti为未知值，其他都是已知值。而T2、T3、…都表示成T1的百分数，故只有T1为未知值，此值即可求得。

试算若干不同圆心和半径的滑弧，求得T1、T2、…、Ti、…的最大值，就可确定钢筋的直径和间距。