某斜槽式排水竖井裂缝成因分析.pdf
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1、第 4 8卷第 5 期 2 0 1 2年 5月 甘 肃 水 利 水 电 技 术 GA NS U W r | R U Ra AN D HY DR OP ID 1 嗣团 R T E C HN0L O GY Vo 1 4 8 No 5 Ma y , 2 0 1 2 设计与研究 某斜槽式排水竖井裂缝成因分析 程睿 ( 新疆生产建设兵团勘测规划设计研究院, 新疆 鸟鲁木齐8 3 0 0 0 2 ) 摘要: 通过对某斜槽式排水竖井内力及配筋的验算, 分析其结构承载力, 并对 已建工程中裂缝成因进行了分析, 为后 期加 固设计提供比较合理的设计依据, 并提 出相应的加固处理建议措施。 关键词 : 斜槽式排水
2、竖井; 裂缝 ; 三维有限单元法 中图分类号 : T U 7 5 5 7 文献标志码 : B 文章编号 : 2 0 9 5 0 1 4 4 ( 2 0 1 2 ) 0 5 0 0 4 3 0 3 1 前言 山西某电厂贮灰场斜槽式排水竖井于 2 0 0 2年 9月竣工并投入使用 。 斜槽采用双孔整体式结构 , 上 搭接预制混凝土盖板。沿斜槽轴线方向,设置有 l 2 道沉 降缝 , 每段斜槽长度为 8 1 9 m, 全长 1 7 9 m, 斜 槽下部设齿槽。斜槽基础主要为粉质黏土和灰岩 , 粉 质黏土中含有块石 , 块石的成分为灰岩。现状斜槽上 堆积约 5 0 I n高的灰渣 , 斜槽的主要作用为
3、积集上部 灰中的水 , 通过斜槽流 向下方集水井 , 以便于再次使 用。经过现场调查, 斜槽内部表面钙化严重 , 多处出 现钢筋外露锈蚀 , 表面“ 蜂窝化 ” 现象较多且有涌水 现象 。在部分斜槽边墙及底板处出现一系列垂直于 斜槽轴线的贯通裂缝。 根据业主的要求 , 斜槽上部堆灰 预计会达 到 6 0 m 左右 。现 状斜槽存在较 大 的安全 隐 患。本文通过对斜槽式排水竖井内力及配筋的验算 , 分析了裂缝的成因, 并提出了加固处理建议措施。 2斜槽式竖井计算模型 斜槽( 图 1 、 2 ) 单孔尺寸为 1 2 5 0 m m 1 6 0 0 m m, 边墙和底板厚 度均 为 6 0 0 m
4、m, 采 用C 2 5钢筋混凝 土浇筑。斜槽设计底 面高程在 5 0 9 8 6 8 5 6 4 0 0 0 m 之间 , 依地势走 向, 斜槽坡度为 5 0 O 。 一 2 3 8 3 。 之间。 图 1 斜槽式竖井平面布置示意 图 2 斜槽横截面示意 斜槽式排水竖井内力及配筋的验算是采用大型 有限元计算软件 AB A Q U S进行的。 整体坐标系采用 笛卡尔坐标系, 坐标原点( O , O , 0 ) 设在伸缩缝处斜 槽底板下边 的中点处 , 轴水平向右为正 , y轴铅直 向上为正 , z轴指 向斜槽内部 , 模型见 图 3 。 图 3 坐标 系示意 l 2号沉降缝处 实体模型 :整体模
5、型均采用 8 结点三维实体单 元划分网格 :斜槽之间的沉降缝和斜槽与盖板的连 接采用接触模型 , 该接触模型为库仑摩擦 , 法向抗压 刚度无限大 , 即界面受压后一起协调变形 , 法向抗拉 刚度为零 , 而界面受拉会脱开。 当切 向剪切应力达到 由正压力通过摩擦系数确定的摩擦力或者达到极限 收稿 日期 : 2 0 1 2 0 4 2 6 作者简介 : 程睿( 1 9 8 1 一 ) , 女 , 新疆乌鲁木齐人, 工程师, 主要从事水利水电工程设计。 43 2 0 1 2年第 5 期 甘肃 水利水 电技术 第 4 8卷 侧摩阻力时, 界面可以相对滑动。其 中, 摩擦系数取 为恒定值 1 0 ;斜
6、槽侧壁与灰之 间和斜槽底板与粉 质黏土地基之间采用接触模型 。 摩擦系数取值 0 5 ; 底板与齿槽之间、 盖板与上部的灰之间采用绑定模 型 。 材料本构模型 : 根据原设计资料 中提供的数据 斜槽 、 盖板和齿槽材料为 C 2 5混凝土 , 采用线弹性 本构模型 , 不考虑其开裂和塑性。上部堆灰层 的弹 性性质部分采用线弹性模型 塑性部分采用 D P屈 服准则并结合关联流动法则模拟 , 不考虑硬化影响 , 作 为理 想 弹塑性 材料 处理 。地 基上 层 1 8 m 深为 粉 质黏土地基 , 下部为较硬的灰岩 , 采用线弹性本构关 系。 3 验算条件 3 1 基本 资料 模型中各材料计算参数
7、见表 1 。 3 2荷载 表 1 材料计算参数 面目 重度 黏聚力 c 摩擦角 膨胀角 弹性模 E泊松比 ( k N m 3 ) k P a ) ( o ) M P a 灰 1 4 O 3 1 5 l 5 8 0 0 0 3 0 0 黏土地基 1 7 9 2 0 9 2 0 2 0 0 灰岩地基 2 7 5 6 0 0 0 0 0 2 0 0 混凝土 2 4 0 2 8 0 0 0 0 0 0 1 6 7 4验算结果分析 4 1 现状缺 陷分布 现状 段斜槽段左侧边墙处裂缝分布最为 集中,且开裂宽度较大。明显裂缝主要有 9条垂直 于轴线的裂缝 ( 图 4 ) 。裂缝分布主要集 中于本段斜 槽的
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