双河口水电站闸墩ppt课件

双河口水电站闸墩粘贴钢板加固设计,曹骏（贵州省水利水电勘测设计研究院）,1,工程概况溢洪道闸墩结构布置及复核闸墩加固设计粘贴钢板加固后闸墩结构分析计算结语,2,工程概况,电站位于贵州省罗甸县蒙江河段上。水库总库容1.93亿m3，总装机340MW。工程于2004年5月开工，2008年全部机组投产发电。,3,双河口水电站枢纽平面布置图,4,5,溢洪道闸墩结构布置,溢洪道共2孔，每孔弧形工作钢闸门孔口尺寸为宽12m高18m。采用箱型结构钢梁将水推力传递给闸墩。钢梁宽2.8m，高2m，为便于钢梁安装，闸墩预留宽4.5m、高5.14m的二期混凝土孔口。弧门液压油缸支座埋件安装在闸墩上预留宽2m、高3.7m二期混凝土孔口。设置C40钢筋混凝土横向联系梁连接中墩与边墩，宽3m高4m。闸墩顶部布置7m宽的交通桥。弧门门槽顶部设置0.8m宽检修平台。弧门支铰及液压油缸支座处均设置1.2m宽的检修平台。闸墩在每侧弧门支铰座上游侧混凝土内配置双层扇形钢筋，与混凝土共同承担弧门支铰传递给闸墩的水推力。扇形钢筋深入二期混凝土内部1.2m。,6,7,8,工程建成后发现溢洪道闸墩混凝土局部出现裂缝,9,闸墩结构分析复核,采用有限元法仿真计算，研究分析闸墩、钢梁、二期混凝土及联系梁的应力及变形协调性。计算成果表明：各工况闸墩混凝土最大压应力5.0MPa，出现在钢梁下游侧混凝土内。其余部位压应力均不大。压应力安全系数均大于4，说明闸墩受压安全是可以保证的；根据温度应力和闸门推力加载后结果，一、二期混凝土交界面及钢梁与二期混凝土接触面均会拉开，最大缝宽可达0.50.7mm；拉开后混凝土拉应力部分释放；钢筋应力偏大，少数跨缝钢筋的拉应力超出允许拉应力；结合面开裂后，一期混凝土最大拉应力为1.5MPa，油缸支铰周边的二期混凝土最大拉应力3.86MPa，钢梁外包二期混凝土最大拉应力3.0MPa，因此在二期混凝土内很可能出现裂缝。,10,钢梁第一主应力局部放大图,11,油缸第一主应力局部放大图,12,复核结论：,采用钢梁作为传力结构，构造上须保障传力要求。钢梁周边扇形抗拉钢筋未伸入拉应力最大区域。钢梁与闸墩二期混凝之间仅靠混凝土粘接，缺乏可靠的连接措施，造成钢梁仍为一悬臂结构。二期混凝土为C50高标号混凝土，浇筑时温度升高，温度下降后因混凝土收缩会在一、二期混凝土结合面及混凝土和钢梁的结合面产生较大的初始应力。在长期水荷载作用下，一、二期混凝土结合面、钢梁与混凝土接触面将裂开，造成钢梁松动后失稳。因此闸墩需进行加固。,13,钢梁周边扇形抗拉钢筋布置图,14,闸墩加固设计,闸墩加固方案选择预应力锚束方案。施加预应力锚束方案虽然能使闸墩整体受力，但锚束孔钻设施工会损伤混凝土结构及钢梁，且受空间的局限，锚束交叉布置施工难度较大。粘贴钢板加固方案：结合广西合面狮水电站溢洪道闸墩加固、陆水蒲圻水利枢纽溢洪道闸墩加固等工程实例，粘贴钢板加固具有混凝土与粘钢联合作用，结构受力明确，对混凝土结构损伤较小的优势，最终选择粘贴钢板加固方案。,15,闸墩加固总体措施,裂缝灌浆：对一、二期混凝土之间施工缝、钢梁与混凝土接触面出现的裂缝进行灌浆。增设粘贴钢板：在钢梁及液压油缸支座周边混凝土表层增设粘贴钢板。钢梁后部补强：钢梁下游侧悬伸出联系梁0.5m宽度，造成钢梁悬臂。采用钢构件（槽钢）将钢梁与联系梁连接齐平，消除钢梁的悬臂作用。增加观测设施：闸墩混凝土增加应力应变观测设施。,16,弧门支铰粘贴钢板加固设计,每个弧门钢梁周边共设置15条粘钢带。钢梁上部、下部的闸墩表面各设置4条粘钢带，除限制混凝土裂缝扩展外，还起到加强扇形钢筋与钢梁的连接作用。钢梁上游侧的闸墩表面布设5条粘钢带，要求与钢梁上游侧板牢固焊接。因该范围未设置扇形钢筋，故粘钢带除起到将钢梁承受的推力传递到上游侧的闸墩表面混凝土外，还可限制钢梁翼缘板与混凝土之间的裂缝扩展。钢梁顶、底面布设1条粘钢带，侧面与闸墩表面的粘钢板焊接牢固，即能减少钢梁与二期混凝土之间变形、又更好地将钢梁承受的推力传递给粘钢带。,17,油缸支座粘贴钢板加固设计,每个油缸支座处共设置5块粘贴钢板带，支座上部设置异形A钢板和矩形C钢板。A钢板下端分别与D钢板及支座埋件焊接，限制埋件受拉区混凝土的裂缝扩展，更好的将埋件受力传递给周边钢板及混凝土；A钢板上端与矩形C钢板焊接。C钢板穿过一二期混凝土的施工缝，以加强施工缝的连接。支座下部设有异型B钢板和2块矩形D钢板。B钢板上端与支座钢埋件焊接，限制埋件周边混凝土的裂缝扩展。D钢板上端与异型A钢板焊接，下端穿过一二期混凝土的施工缝，以加强施工缝的连接。A钢板和B钢板上分别设置3块肋板，以加强钢板的刚度。,18,粘贴钢板施工工艺,闸墩表面混凝土开槽自锁锚杆制安粘贴钢板的现场制作钢板就位、焊接粘贴钢板结构胶固化表面防护处理,19,A级WSJ-建筑结构专用粘胶粘胶性能要求,20,钢梁后部补强设计,为消除钢梁的悬臂作用，减少钢梁受力变形，将闸门推力传至联系梁，钢梁后部与联系大梁之间的悬臂空间采用C30混凝土回填密实。回填混凝土与闸墩混凝土采用28植筋连接。为增加回填材料的刚度，回填混凝土内部设置槽钢，槽钢上游端与钢梁后翼缘板焊接，下游端与联系梁上设置钢垫板焊接。,21,22,安全监测设计,为及时掌握闸墩的安全运行状况，在闸墩受力关键部位钢梁及油缸附近设置应力应变观测设施，包括一、二期混凝土上布设应变计，粘钢板上布设钢板计。,23,粘贴钢板加固后闸墩结构分析计算,粘贴钢板加固后采用有限元法研究分析计算闸墩结构。计算成果表明：各工况闸墩混凝土最大压应力5.3Mpa，压应力安全系数均大于5，说明闸墩受压安全是可以保证的；各工况混凝土最大拉应力出现在钢梁上游与钢梁接触的混凝土内，剔除应力集中点之外，拉应力在2Mpa以下。考虑钢梁和混凝土之间抗拉强度低，钢梁上游侧接触面张开后，则混凝土拉应力大部分会消失。其它部分承受拉应力较小，有足够的抗拉安全系数。在受拉状态下闸墩安全可以保证。增设粘贴钢板后，钢梁及油缸整体位移较加固前减小，最大位移2.42mm；钢筋所受拉应力较小，可以承受外荷载的作用。钢梁在外荷载作用下拉应力值在25Mpa以下，在荷载作用下可以正常工作；粘钢最大拉应力约20.5Mpa，锚杆的最大拉应力约5.0Mpa。粘钢及粘结材料工作性态良好。粘钢能传递里部分荷载，起到分散荷载的作用，可局部改善混凝土的受力状态。粘接面的法向拉压应力和剪应力都没有超出粘接材料的强度，再考虑锚杆作用，粘结材料的传力功能可以保证。采用粘钢加固处理后局部混凝土的受力状态得到改善，各种材料的拉压应力均处于容许范围内。闸墩的安全是可以保证的。,24,25,结语,双河口水电站溢