闸室外包混凝土在卧虎山水库除险加固工程中的应用.pdf
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1、2 0 1 4年第 1 2期 ( 第 4 2卷) 黑龙江水利科技 H e i l o n g j i a n g S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y o f Wa t e r C o n s e r v a n c y No 1 2 2 01 4 ( T o t M N o 4 2 ) 文章编号 : 1 0 0 7 7 5 9 6 ( 2 0 1 4 ) 1 2 0 2 2 9 0 3 闸室外包混凝土在 卧虎 山水库除险加 固工程中的应用 李志乾 , 董永 霞。 ( 1 黄河勘测规划设计有限公司, 郑州 4 5 0 0 0 3 ; 2 商丘市水利建筑
2、勘测设计院, 河南 商丘4 7 6 0 0 0 ) 摘要: 针对卧虎山水库溢洪闸闸室结构裂缝成因、 结构受力等问题的分析 , 卧虎山水库溢洪 闸闸室采用外包混凝土的加 固措施, 消除闸室存在的结构病险, 完善闸室运行功能。实践证 明, 该措施技术可行 , 经济可靠, 对大型水闸病险处理具有宝贵的借鉴价值。 关键词: 溢洪闸; 除险加固; 卧虎山水库 ; 加固设计 中图分类号: T V 6 6 2 ; T V 6 9 8 2 文献标识码: B 1 工程概况 卧虎山水库位于济南市历城区仲宫镇境内, 锦 绣川 、 绵I H J I l 、 锦云川 三川汇流处 的玉符河 上游 , 是 一 座具有防洪
3、、 灌溉和城市供水为一体的大型水库 , 属黄河水系 , 水库流域面积5 5 7 k m 。 溢洪闸工程位于大坝左岸 , 为坝肩式溢洪 闸, 共 5孔 , 单孔1 4 I n , 总净宽7 0 m, 闸室 总长2 8 m, 中墩宽 2 0 I l l , 长 2 5 m, 闸 底 板 高 程 1 1 8 3 m, 最 大 墩 高 2 4 7 8 m, 闸室分缝位于各底板跨中。 闸底板设一 低驼峰 , 堰顶高程 1 2 1 0 m, 设工作 闸门一道 , 为弧型钢闸门, 闸门尺寸1 4 m 1 1 m 。 卧虎山水库 溢洪闸于 1 9 7 6年在拆除原溢洪 闸 后新建。 2 0 0 7年 4月经对
4、溢洪 闸进行安全鉴定 , 卧虎山 水库溢洪闸存在下列病险 : 1 ) 闸墩 、 底板发生多道横 向、 竖 向裂缝 ; 混凝 土 碳化深度平均5 0 mm, 超过混凝土保护层厚度 。 2 ) 溢洪闸无检修 闸门, 无法保证工作 闸门的正 常检修 ; 现有工作闸门锈蚀严重 , 钢丝绳、 滚轮锈蚀 , 行洪时无保障。 3 ) 闸门止水橡胶老化 , 漏水严重 , 且 闸门止水不 具备检修条件 _ l - 2 J 。闸门门顶高程1 3 5 0 IT I , 闸门高 度不满足水库 防洪运用要求。 4 ) 交通桥荷载标准为汽 一1 3级 , 设计标准偏低 , 不满足现状交通要求 。 5 ) 弧门牛腿推力最大
5、推力4 2 8 8 t , 最z J 2 6 4 5 t , 不满足现有闸门推力7 0 0 t 的设计要求 。 2 裂缝成 因分析 为了分析裂 缝 成 因, 采 用 A N S Y S结 构分 析 软 件 , 对溢洪 闸在运行情况下闸室结构 的应力应变进 行数值计算分析。 通过计算 , 溢洪闸闸室 : 1 ) 在温降工况下 , 在底板 下游 区域均会 出现范 围较大的拉应力区, 中墩 o r 约7 M P a , 边墩约8 MP a , 可能导致底板产生开裂 , 与实 际检测到 的底板横 向 裂缝吻合, 底板裂缝可判断是由温度降低所引起。 2 ) 闸室左侧的 号滑坡体对边墩安全 的影响较 大,
6、 在计算工况下将使边墩产生过大的位移( 向最 大位移近0 2 2 i n ) 、 过大的拉应力( 4 4 MP a , 分布于边 墩内下侧) 和过大的压应力( 6 8 M P a , 分布于边墩外 侧 , 即临水侧 ) 。 3 ) 正常运行下 , 水压作用对中墩 的影 响不大 , 但 在牛腿 附 近 会 产 生 应 力 集 中 拉 应 力 最 大 达 到 向5 1 MP a 。 最大主应 力为1 0 4 MP a , 实际检测到 的闸墩 上 有水平缝存在 , 可以判 断只要施工 中存在水 平缝 或 施工质量较差 , 就会导致闸墩上水平裂缝的产生。 4 ) 温升工况对闸墩及底板的影响较小 。 收
7、稿 日期 2 0 1 4 0 4 2 1 作者简介 李志乾( 1 9 7 4一 ) , 男, 河南郑州人, 工程师, 从事水利工程设计工作; 董永霞( 1 9 6 0一) , 女, 河南 商丘人 , 工程师。 - - 22 9 - 2 0 1 4年第 l 2期 ( 第 4 2卷) 黑龙江水利科技 H e i l o n g j i a n g S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y o f Wa t e r C o n s e r v a n c y No 1 2 2 0 1 4 ( T 0 t a l N o 4 2 ) 由于溢洪闸已经运行近3 0 a
8、 , 至今没有破坏性 的 事故发生 , 表 明闸室左岸滑坡体 还没有产生严重 的 滑动, 闸室裂缝与滑坡体无关 , 否则滑坡体产生 的滑 动推力将使整闸事发生毁灭性的破坏而不是 限于开 裂 。同时, 结合对闸室结构的复核以及对闸室 施工情况的调查 , 可以判断得出闸墩 贯穿性裂缝 是 由于结构配筋不足以及施工因素导致的, 闸室底板 贯穿裂缝是由于运用期温度应力过大导致 的。闸室 裂缝素描图见图 l 。 跫U& 瑚 m 施 图 1 闸室裂缝素描图 3 闸室外包加 固设计 3 1 加固方案的选择及加 固思路 卧虎 山水 库 大 坝溢 洪 闸等 原 设计 标 准 为 1 0 0 0 0 a 一遇洪水
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