因坝高百米以上的碾压混凝土重力坝往往存在坝体下部抗剪能力和基岩内稳定安全度不足的问题，所以作者探讨一种结构改进措施：坝体下部采用不分永久性横缝只设人工短缝的整体式结构；坝体上部采用变高度分横缝的悬臂梁式结构。通过对我国中南地区某工程实例的仿真应力计算，即施工期的温度场和温度与累计自重徐变压力，运行期温度场和温差应力的计算，其结果表明，采用上述结构改进措施是有明显效果的。
### 碾压混凝土重力坝结构改进和仿真应力
#### 概述
本文主要讨论了高碾压混凝土重力坝（简称RCGD）在结构上的改进及其仿真应力计算的效果。传统的RCGD常面临坝体下部抗剪能力不足以及基岩稳定性差等问题。为解决这些问题，作者提出了一种新的结构改进方案：坝体下部采用不分永久性横缝只设人工短缝的整体式结构，而上部则采用变高度分横缝的悬臂梁式结构。此外，还通过具体的工程案例分析了施工期温度场和温度与累计自重徐变压力，以及运行期温度场和温差应力的影响。
#### 结构改进措施
1. **整体式结构的应用**：坝体下部采用不分永久性横缝只设人工短缝的整体式结构，旨在增强坝体下部的抗剪能力。这种结构能够更好地抵抗水压力和自重的作用，同时减少因层间弱面导致的稳定性问题。
2. **变高度悬臂梁结构**：坝体上部采用变高度分横缝的悬臂梁式结构，主要是考虑到河谷宽度的变化对结构的影响。该结构设计有助于提高抗滑稳定性和适应性，特别是在河谷宽度变化较大的区域。
#### 施工期仿真应力计算
1. **温度场分析**：施工期间，通过仿真计算得出坝体内的温度场分布。例如，在1996年2月10日的温度场模拟中（月平均气温约为6.34°C），可以看出温度在坝体内呈连续变化的趋势，这得益于碾压混凝土较低的绝热温升特性（一般为10-15°C）。
2. **自重应力与徐变压力**：自重应力通常在重力坝上下游面产生有利的垂直压应力。仿真计算显示，这种压应力参与徐变过程时会略有降低。对于RCGD而言，由于水泥用量较少，绝热温升较低，因此能有效减少施工期间坝体内外的温差，进而减少表面裂缝的发生。
#### 运行期仿真应力计算
1. **温度场变化**：运行期间，通过模拟不同条件下的温度场变化，评估温差应力对坝体稳定性的影响。这对于确保长期运行的安全性至关重要。
2. **温差应力分析**：通过计算不同季节下的温差应力，可以评估结构改进措施的有效性。例如，在夏季高温和冬季低温之间产生的温差会对坝体结构造成额外的压力，而采用上述结构改进措施可以有效缓解这一问题。
#### 工程实例应用
文章中提到了中国中南地区的某个具体工程项目作为案例分析。通过对该项目的仿真应力计算结果表明，采用上述结构改进措施确实能够显著提高坝体的抗剪能力和基岩稳定性。特别是，通过调整坝体下部的整体式结构和上部的悬臂梁式结构，可以在不增加额外工程措施的情况下，有效地解决传统RCGD存在的问题。
#### 结论
本文提出的结构改进措施不仅解决了高碾压混凝土重力坝常见的抗剪能力和稳定性问题，而且还通过仿真应力计算验证了其有效性。这些改进措施为未来类似工程项目的规划和设计提供了宝贵的参考依据。通过采用不分永久性横缝的整体式结构和变高度分横缝的悬臂梁式结构，可以在保持碾压混凝土快速经济优势的同时，提高整个坝体的安全性能。
