[發明專利]一種防止高混凝土壩壩內廊道頂拱開裂的方法

在審

• 申請號: 201810343066.9
• 申請日: 2018-04-17
• 公開（公告）號: CN108536978A
• 公開（公告）日: 2018-09-14
• 發明（設計）人: 周秋景;樊啟祥;程恒;周紹武;金鑫鑫;汪志林;陳文夫;楊寧;楊宗立;趙澤湖;李海楓;楊波;江晨芳;徐秀鳴;張家豪
• 申請（專利權）人: 中國水利水電科學研究院
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50;E02B8/00;E02B1/00
• 代理公司: 北京科家知識產權代理事務所(普通合伙) 11427
• 代理人: 陳娟

本發明涉及一種防止混凝土壩壩內廊道頂拱開裂的方法，包括：確定廊道周邊混凝土允許抗拉強度、允許抗壓強度以及允許強度隨時間變化的過程；確定大壩廊道周邊部位應力分布以及隨時間變化的規律；確定廊道錨索布置位置、布置間距；確定錨索形式及錨固形式；確定所需最大預應力量值；確定最終預應力錨索不同時刻預應力值和張拉過程。本發明通過布置廊道預應力錨索，防止廊道混凝土的開裂，改善了大壩工作性態。

技術領域

本發明屬于混凝土壩建設技術領域，具體說，涉及一種防止高混凝土壩壩內廊道頂拱開裂的方法。

背景技術

混凝土壩，是最重要的壩型之一，在世界范圍內廣泛分布，數量多，且一般壩高較高。混凝土壩在保障防洪安全、供水安全、糧食安全、能源安全和生態安全方面發揮了重要作用，確保水庫水電站大壩安全對于國家和人民群眾極端重要。

在混凝土壩中，尤其是高壩中，為進行基礎灌漿、排水、安全監測、檢查維修、運行操作和壩內交通等，一般會在大壩內部不同高度處設置廊道，如基礎灌漿廊道、排水廊道和交通廊道等。目前國內高混凝土重力壩和拱壩中均布置了數量不等的壩內廊道。

大壩壩體高度大，豎向壓力很大，同時承受巨大的上游水壓力，應力水平高，壩內廊道應力水平也很高，一旦應力水平超過混凝土抗拉強度，混凝土就會開裂，尤其是廊道頂拱部位。已建及在建高壩中廊道頂拱出現裂縫的現象十分普遍，尤其是位于大壩中下部高程的廊道。這種廊道頂拱裂縫的主要成因是自重壓力過大，從而使得開孔部位頂部應力超標。

盡管廊道內頂拱縱向裂縫一般對結構安全影響不大，但仍會對結構局部應力造成影響并減小內部鋼筋和混凝土材料耐久性，為防止裂縫向深處發展以及相互貫通，需要進行化學灌漿處理，從而造成時間和經濟上的浪費，因此采取一定措施和方法防止廊道開裂是很有必要的。

發明內容

本發明的目的在于針對高混凝土壩壩內廊道普遍存在頂拱裂縫的問題，提出一種通過減小廊道頂拱橫向應力，改善大壩內部局部應力狀態，從而防止或減少混凝土壩壩內廊道頂拱開裂的方法。

具體技術方案如下：

一種防止高混凝土壩壩內廊道頂拱開裂的方法，包括如下步驟：

步驟1，根據大壩混凝土澆筑情況，確定允許抗拉強度、允許抗壓強度以及允許強度隨時間變化的過程；

步驟2，根據大壩壩體的基礎數據采用有限元分析方法或理論分析方法獲取大壩廊道部位應力分布以及應力分布隨時間變化的規律；其中，所述大壩壩體的基礎數據包括：結構特征、澆筑過程、溫控措施、配筋情況、拱壩橫縫封拱過程、混凝土及周邊環境溫度變化過程、庫水水位上升過程以及線脹系數、彈性模量、絕熱溫升、徐變、自生體積變形參數；

步驟3，通過比較廊道周邊應力與允許抗拉強度的大小，獲取廊道拱頂混凝土拉應力超出允許抗拉強度的范圍和深度；

步驟4，根據獲取的廊道頂拱混凝土最大拉應力以及超出允許抗拉強度的范圍和深度，初步確定預應力錨索布置的位置，包括距廊道頂拱表面的距離、預應力錨索間距、錨索固定端位置；

步驟5，根據初步確定的預應力錨索布置位置情況，確定預應力錨索形式、錨固形式，估算最大預應力；

步驟6，根據確定的預應力錨索布置、形式和最大預應力，初步確定預應力張拉次序，采用有限元仿真方法，計算得到施加預應力后的廊道頂拱應力分布和變化情況；

步驟7，比較預應力施加后廊道周邊應力與允許抗拉強度的大小，確定是否有超過混凝土允許抗拉強度的區域，若是，則根據步驟4～5對預應力最大量值、布置位置和張拉次序進行調整；

步驟8，重復步驟4～7直至廊道頂拱及兩側邊墻應力在允許抗拉強度范圍內，確定最終預應力錨索布置位置、錨索形式、錨固形式、最大量值和張拉次序。