漫谈预应力坝（二）

               朱诗鳌

2. 预应力在坝工中也有用武之地

    上篇谈到了预应力在木桶和木锯中的应用，现在我们把谈论对象转到与木桶木锯不可同日而语、体积庞大得无法与之相比的水坝，似乎不可思议。其实预应力在坝工中也有用武之地，与木桶木锯采用预应力的原理是相通的。

    在坝工中，多在重力坝中采用预应力，形成“预应力重力坝”。

    重力坝建成蓄水后，库水对坝体所作用的水推力，会在坝踵处 ( 即坝的上游坝脚处，如图1所示) 产生拉应力；而重力坝的坝体自重又会在坝踵处产生压应力。当这一压应力足以能抵销上述拉应力时，坝踵处就不存在拉应力了，从而保证了坝的安全。因为重力坝是不允许在坝踵处出现拉应力的，否则坝体就会在坝踵处拉裂，最终导致整个坝体破坏。

    由上可知，为了保证在坝踵处不出现拉应力，就要求重力坝有足够大的自重，断面就因而要设计得很宽厚，使用的筑坝材料（如混凝土）也就要得很多。可见，重力坝应该说还是一种不经济的坝型，它是凭其巨大的自重在坝踵处产生压应力以维持其稳定的，因此我们特称之为“重力坝”。

    重力坝可谓是凭“蛮干”而工作的——“蛮干不如巧干”哦。

    而“预应力重力坝”可谓巧干，它是用施加预应力的办法，在坝踵处产生压应力，从而取代部分坝体自重的作用，起到节省筑坝材料的效果。

    图1所示是一座常规的重力坝，其断面尺寸较大，在坝踵处没有拉应力。

    设想将坝断面缩小，水库蓄水不变，那么在坝踵处就会产生拉应力，最终将导致坝体破坏，如图2所示。

    现在将这一断面缩小了的坝体，在蓄水之前，就预先在坝踵处施加压应力，比如通过张拉一根一端锚固在坝基、另一端连接于坝顶的锚缆，就会在坝踵处产生相应的预压应力，如图3所示。

    这一施加了预压应力的坝体，在蓄水后，就可抵销坝踵处的拉应力，也就是说，这时的坝体，在坝踵处就不会出现拉应力了，既保证了坝体的安全，又节省了筑坝材料，如图4所示——这就是“预应力重力坝”。