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摘要:箱涵是水利工程重要的输水建筑物,但由于种种原因,箱涵也极容易出现裂缝,这严重威胁到水利工程的安全运行,因此,箱涵必须满足抗裂要求。本文详细介绍了水库坝下箱涵产生裂缝的原理,给出了相应的防控措施,并结合工程实例加以分析,可供参考。
关键词:水库;箱涵;裂缝;拉应力;防控
水库大坝不仅为防汛抗洪调度、确保一方平安做出了巨大贡献,而且兼顾灌溉、发电、供水的重任,因此,确保水库大坝的安全运行就尤为重要。坝下箱涵是中小型水库工程常用输水建筑物,其结构设计首先应进行承载能力极限状态计算。此外,坝下箱涵不允许出现裂缝,以免危害大坝安全,需满足抗裂要求。
1 坝下箱涵纵向拉力计算
1.1 变温纵向拉力
综上计算分析可见,如果坝下箱涵与坝体填土间被动摩擦力产生的横断面最大拉力值小于温度荷载作用下的最大纵向主动拉力值,即NT>Tmax时,则按摩擦力产生的横断面最大拉应力值控制箱涵横断面允许拉应力;反之,则按温度荷载作用下的纵向拉应力值控制涵管横断面允许拉应力。由于砼抗拉强度较低,因此坝下箱涵伸缩缝间距应控制在一定長度内,避免后一种工况的发生,以使按式(7)计算的Tmax所产生的箱涵横断面拉应力处于砼抗拉强度允许值范围内。
2 坝下箱涵伸缩缝间距设计与纵向抗裂验算
3 工程实例
某水库坝下箱涵以上坝体填土高度为20.0m,砼箱涵净空尺寸为1.2m×1.6m,箱涵顶板、底板、侧墙厚度为0.25m,砼强度等级为C20,轴心抗拉强度ftk=1.54MPa,横向内、外层配筋均为Φ14@150mm,纵向内、外层配筋均为Φ@210mm。坝体填土与箱涵壁间的摩擦系数f=0.25,坝体土内摩擦角φ=21°,重度γ=18kN/m3,不均匀荷载系数η=1.5,坝下箱涵垂直土压力系数ks=1.02,伸缩缝间距采用L=12.0m。
经计算,水平土压力系数kl=0.4724,As=943mm2,σs=2×104kPa,Tmax=2560kN,Lmax=10m。
综上可见,该水库坝下箱涵伸缩缝间距采用12.0m,不满足抗裂要求,宜采用[L]=8.5m。事实上,水库工程大坝安全鉴定现场检查发现,该水库坝下箱涵存有贯穿性环向裂缝,且伴有坝体细粒土析出。
4 结语
水库的安全关系到国民经济的建设和人民群众的生命财产安全,因此,确保其安全可靠运行意义重大。而裂缝问题是水库结构常见的质量通病,因此,裂缝的防控也是备受各方关注的技术难题。相信本文的箱涵裂缝防控经验可为今后缺陷水库箱涵裂缝处理提供借鉴。
参考文献
[1] 蔡勇斌;蔡勇平;吴韶华.坝下埋管环向裂缝与轴向抗裂验算[J].大坝与安全.2008年04期
[2] 蔡勇斌;刘女英;蔡勇平;蔡晓鸿.圆形坝下涵管结构内力与变位计算及抗裂验算解析法[J].大坝与安全,2010年06期
关键词:水库;箱涵;裂缝;拉应力;防控
水库大坝不仅为防汛抗洪调度、确保一方平安做出了巨大贡献,而且兼顾灌溉、发电、供水的重任,因此,确保水库大坝的安全运行就尤为重要。坝下箱涵是中小型水库工程常用输水建筑物,其结构设计首先应进行承载能力极限状态计算。此外,坝下箱涵不允许出现裂缝,以免危害大坝安全,需满足抗裂要求。
1 坝下箱涵纵向拉力计算
1.1 变温纵向拉力
综上计算分析可见,如果坝下箱涵与坝体填土间被动摩擦力产生的横断面最大拉力值小于温度荷载作用下的最大纵向主动拉力值,即NT>Tmax时,则按摩擦力产生的横断面最大拉应力值控制箱涵横断面允许拉应力;反之,则按温度荷载作用下的纵向拉应力值控制涵管横断面允许拉应力。由于砼抗拉强度较低,因此坝下箱涵伸缩缝间距应控制在一定長度内,避免后一种工况的发生,以使按式(7)计算的Tmax所产生的箱涵横断面拉应力处于砼抗拉强度允许值范围内。
2 坝下箱涵伸缩缝间距设计与纵向抗裂验算
3 工程实例
某水库坝下箱涵以上坝体填土高度为20.0m,砼箱涵净空尺寸为1.2m×1.6m,箱涵顶板、底板、侧墙厚度为0.25m,砼强度等级为C20,轴心抗拉强度ftk=1.54MPa,横向内、外层配筋均为Φ14@150mm,纵向内、外层配筋均为Φ@210mm。坝体填土与箱涵壁间的摩擦系数f=0.25,坝体土内摩擦角φ=21°,重度γ=18kN/m3,不均匀荷载系数η=1.5,坝下箱涵垂直土压力系数ks=1.02,伸缩缝间距采用L=12.0m。
经计算,水平土压力系数kl=0.4724,As=943mm2,σs=2×104kPa,Tmax=2560kN,Lmax=10m。
综上可见,该水库坝下箱涵伸缩缝间距采用12.0m,不满足抗裂要求,宜采用[L]=8.5m。事实上,水库工程大坝安全鉴定现场检查发现,该水库坝下箱涵存有贯穿性环向裂缝,且伴有坝体细粒土析出。
4 结语
水库的安全关系到国民经济的建设和人民群众的生命财产安全,因此,确保其安全可靠运行意义重大。而裂缝问题是水库结构常见的质量通病,因此,裂缝的防控也是备受各方关注的技术难题。相信本文的箱涵裂缝防控经验可为今后缺陷水库箱涵裂缝处理提供借鉴。
参考文献
[1] 蔡勇斌;蔡勇平;吴韶华.坝下埋管环向裂缝与轴向抗裂验算[J].大坝与安全.2008年04期
[2] 蔡勇斌;刘女英;蔡勇平;蔡晓鸿.圆形坝下涵管结构内力与变位计算及抗裂验算解析法[J].大坝与安全,2010年06期