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大坝的材料及构造
发布日期:2018-11-12 浏览次数: 321次
一、混凝土
水工混凝土除要求有足够的强度以外,还要有一定的抗渗性、抗侵蚀性、抗冻性、抗磨性和低热性等。
(一)混凝土的强度指标
1.按抗压强度,水工混凝土分为C5,C7.5,C10,C15,C20,C25,C30标号,C5混凝土只能用在某些不重要的、应力很小的部位,仅作回填及压重用。
2.坝体混凝土抗压设计强度的龄期一般用90d,最多不超过180d。同时还规定28d龄期的抗压强度不得低于7.5Mpa。设计抗拉强度的龄期采用28d,一般不采用后期强度。
(二)混凝土的耐久性(包括抗渗、抗冻、抗磨和抗侵蚀等)。
1.抗渗性:是指混凝土抵抗压力水渗透作用而不被破坏的能力
2.抗冻性:抗冻性指混凝土在饱和状态下,经多次冻融循环作用而不严重降低强度的性能
3.抗磨性:是指抗高速水流或挟沙水流的冲刷、磨损作用的性能
4.抗侵蚀性:是指混凝土抵抗环境水侵蚀的性能
二、坝体混凝土分区
(一)原因:坝体各部分工作条件不同,为了节约和合理使用水泥,通常将坝体按不同部位和不同工作条件分区,采用不同标号。
(二)为了便于施工,应尽量减少标号的类别,相邻区的强度标号不宜超过两极,免引起应力集中或产生温度裂缝。分区的厚度一般不得小于2-3米,以便浇筑。
(三)坝体对各区混凝土性能的要求:课本64页。
三、横缝
(一)定义:横缝垂直坝轴线,将坝体分成若干坝段。
(二)重力坝横缝作用:1.减小温度应力;2.适应地基不均匀变形;3.满足施工要求(如混凝土浇筑能力及温度控制)
(三)间距:12-20米左右
(四)分类
1.永久性横缝
①常做成平面,不设键槽,不进行灌浆,各坝段独立工作。现在常是温度缝、沉降缝合二为一,故留成-2cm宽的缝。
②横缝内需设止水。止水材料:紫铜片,橡胶、塑料及沥青等。对于高坝应采两道止水,中间设沥青井,中低坝适当简化。
③止水片及沥青井需伸入岩基一定深度,约30-50cm,井内填满沥青沙,止水井延伸到最高水位以上,沥青井需延伸到坝顶。
④沿溢流面,坝体下游最高水位以下和穿越横缝的廊道和孔洞周边均需设止水井。
2.临时性横缝
①主要用于下述情况:
1)河谷狭窄,做成整体重力坝可适当发挥两岸的支撑作用,有利于坝体的强度和稳定。
2)岸坡较陡的各坝段连成整体可以改善岸坡的稳定性。
3)在软弱破碎带上的各坝体,连成整体增加坝体刚度。
4)强地震区,如坝段连成整体,可提高坝体的抗震性能。
②临时横缝的缝面键槽和灌浆系统:
1)为增加缝面的水平向抗剪能力时,键槽竖向布置。
2)为增加缝面的铅直向抗剪能力时,键槽水平向布置。
3)临时竖缝灌浆高度视坝高和传力的需要而定,可全部灌,也可局部灌。
四、坝体与基岩面的连接
(一)意义:连接必须紧密,以免发生渗漏,影响坝体稳定。
(二)作法:基岩横向坡(对岸方向)缓于1:2时,坝体浇筑后利用帷幕灌浆对接触灌浆封实;当横向坡陡于1:2时,设接触面止水,在基岩中挖槽嵌入止水片;当横向坡陡于1:1时,按临时横缝处理,在接触面上布设灌浆系统,沿周围嵌入止水片,待混凝土冷却后进行接缝灌浆。
五、纵缝
(一)定义:平行于坝轴线方向设的缝。
(二)目的:适应混凝土的浇筑能力和减小施工期的温度应力。
(三)纵缝是临时缝,待坝体降到稳定温度后进行接缝灌浆。
(四)纵缝布置形式:铅直、错缝、斜缝。(不设纵缝——通仓浇注)
(五)铅直纵缝:间距15—30m。为了使缝面更好地传力, 设三角形键槽。槽面大致顺主应力方向。
为保证坝面的整体性,铅缝面布设灌浆系统。待坝体温度冷却到稳定温度,坝块收缩,缝的张开度达到0.5mm以上时进行灌浆,缝四周设止水片。灌浆压力太高会使坝块底部产生过大的拉应力,使坝体破坏。太低又不能保证灌浆质量。一般进浆管压力0.35~0.45Mpa(0.35~0.45kg/cm2),出浆管压力0.20~.25Mpa。
纵缝两侧的坝块可以单独上升,但高差不宜太大。若高差太大,后浇混凝土的温度和干缩变形,造成灌浆面的挤压和剪切,影响纵缝灌浆,反过来对后浇混凝土块键槽出现剪切裂缝。
六、错缝
缝面不作灌浆处理。浇注块高度在基岩附近1.5—2m,在坝体上部不大于3—4m,错缝间距10—15m,缝的错距不超过浇注块的一半。错缝施工简便,在低坝上使用。
七、斜缝
可大段沿主应力方向设置,因缝面剪应力很小,可以不灌浆。斜缝须在离上游面一定距离处终止。为防止斜缝在终止处向上贯穿,须采用并缝措施:布设并缝钢筋、设并缝廊道等。施工最好使上下块均匀上升。施工复杂,较少采用。
施工简便,有利于加快施工进度。坝的整体性好,是发展的方向。但是要注意温控。
八、施工缝(水平工作缝)
浇注块厚度一般为1.5—4.0m。在基岩表面用0.75—1.0m的薄层浇注,以利散热、防止开裂。上下浇注块之间常间歇3—7天。新混凝土浇注前,须清除缝面渣、灰尘和水泥乳膜,用风水枪或压力水冲洗,使表面成为干净麻面。再均匀铺一层2—3cm的水泥沙浆,然后浇注。
九、坝体排水
为减小渗水对坝体的不利影响,在靠近上游面处布设排水管。距上游面要求小于坝前水深的1/10—1/12,使渗透坡降在允许范围内。管距2—3m。管径15—25cm,太小易堵塞。
排水管与廊道连接多采用直通式,且多在上游侧(使廊道干燥)。
十、廊道系统
(一)定义:为满足施工和适用要求(如灌浆、排水、观测、检查、交通的需要),须在坝体内设置各种廊道。这些廊道相互连通,构成廊道系统。
(二)基础灌浆廊道
设在坝踵部位。利用混凝土压重、提高灌浆压力、保证灌浆质量。
一般采用城门洞形。断面尺寸应满足灌浆作业的要求。一般底宽2.5~3.0m,高3.0 ~ 4.0m,距上游面可取0.05 ~ 0.1 倍水头,且布小于4 ~ 5m(渗透坡降问题)。廊道底面距基岩布小于1.5倍廊道宽度。廊道上游侧设排水沟,下游侧设排水孔及扬压力观测孔。
灌浆廊道沿地形向两岸逐渐升高。坡度不宜大于40 ~ 45度,以便钻孔、灌浆操作和搬运灌浆设备。
(三)检查和坝体排水廊道
常在靠近坝体上游面沿高度方向隔15—20m设检查廊道,最小宽度为1.2m,最小高度为2.2m距上游面布小于0.05—0.07倍水头,且布小于3m(寒冷地区适当加厚)。上游侧设排水沟。
(四)廊道应力计算和配筋
大孔口应力分析比较复杂,须采用有限元法电算求解,或用结构试算求应力。
小孔口时,用弹性力学中平面问题(无限平板中孔口的应力计算)求解。
(五)闸门和启闭机
1.闸门分为:工作、检修。(工作门:平面门和弧形门; 检修门:平面门、叠梁门。)
2.平面门优点:结构简单、闸门受力条件较好,闸门较短,多孔口共用一台活动门机。缺点:启闭力较大,闸墩较厚。
3.弧门优点:启闭力小、闸墩薄、无门槽水流平顺; 缺点:闸墩较长,受力条件差。
4.弧形门用固定式启闭机; 平面门:活动门机(工作、检修平门共用)
(六)闸门和工作桥
1.闸门的断面形状应使水流平顺。
2.上游端常采用:椭圆形,半圆形或流线型。
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