CN101974896B

CN101974896B - 支墩式钢构坝

Info

Publication number: CN101974896B
Application number: CN2010105215938A
Authority: CN
Inventors: 刘尚蔚; 魏鲁双; 魏群; 张国新; 杨小荟; 王裕彪; 尹伟波
Original assignee: North China University of Water Resources and Electric Power
Current assignee: North China University of Water Resources and Electric Power
Priority date: 2010-10-27
Filing date: 2010-10-27
Publication date: 2011-08-31
Anticipated expiration: 2030-10-27
Also published as: CN101974896A

Abstract

一种支墩式钢构坝，含有挡水板、基础、桁架，所述的基础里设有锚固件，该锚固件与上部的桁架底部固定连接；所述的桁架包括与挡水板近似垂直连接的一定数量的主杆、跟主杆垂直连接的副杆、以及对角连接的斜杆；所述的主杆为长杆，所述的副杆为短杆，副杆的两端连接在主杆上；所述的相邻的主杆之间的间距为L，该间距L从挡水板下部向上逐渐变大；所述的桁架的两端设有边墩，边墩的形状与该钢构坝横截面形状匹配。该支墩式钢构坝的桁架支撑能力强，桁架结构设计合理，该发明钢构坝的桁架的两端设有边墩，在该边墩上能够加装其他水利设施，诸如放水闸门，或者过船闸门等，使该钢构坝除了具备拦水蓄水的功能外，还具备一些其它功能。

Description

支墩式钢构坝

技术领域

本发明涉及水利工程技术领域，特别是涉及一种支墩式钢构坝。

背景技术

目前，水利水电工程中的挡水建筑物主要重力坝、土石坝和拱坝三大坝型。这三种坝型的水利工程都具有投资大，施工周期长，施工难度大，对环境影响比较大的特点。针对不同的建筑物型式，下面具体分析一下存在的不足。

重力坝的工作特点是依靠坝体自重产生的抗滑力来满足坝体稳定要求，依靠坝体自重产生的压应力来抵消由于水压力所引起的拉应力。这就决定了重力坝要有足够大的坝体断面尺寸，导致筑坝材料（砂石料、水泥、钢筋）用量大，由于坝体积庞大，使得筑坝材料混凝土的强度不能充分发挥，使得建成后的坝体应力较低。而且，由于坝体断面大，坝体与地基接触面积大，导致坝底扬压力大，对坝体自身的稳定又相当不利；同时，为避免坝体产生不均匀沉降，必需对坝基进行固结灌浆处理，导致地基处理费用高。

土石坝是土石材料构成的坝，可以利用当地材料筑坝。同样，土石坝也要有足够的坝体断面才能维持稳定。而土石坝的安全是取决于坝体的边坡和坝基的稳定。因此，在结构设计时，要充分考虑设置良好的防渗和排水设施以控制渗流；保证坝体、坝基的稳定。但是，由于土石坝的坝身不宜过流，在枢纽布置时，需要设置专门的泄洪设施，才能保证工程的安全运行，增加了工程投资；同时，也增加了施工期导流、度汛的难度和投资。

而重力坝、土石坝的施工是在河流上进行的，受水文、气象、地形、地质等因素影响很大，施工时必须要进行施工导流，才能保证工程施工的顺利进行；而且在冬季、夏季或冰冻、降雪、雨天施工时，必须采取相应的措施，避免气候影响，保证施工质量和施工进度。如，混凝土在冬季、夏季施工时均要采取相应的温控措施，避免坝体出现危害性裂缝，增加了施工的难度和投资。土石料的施工冬季、雨季施工也要采取相应的防冻、雨季施工的工程措施，保证坝体填筑施工质量。

另外，水工建筑物的修建往往是位于交通不便的山区，施工的准备工作量相当大，不仅要修建场内外交通道路（铁路、公路、水路），布置为施工服务的辅助企业（如混凝土骨料开采加工系统、土石料场和土石料加工系统、混凝土拌和及制冷系统、机械修配系统、汽车修配厂、钢筋加工厂、预制构件厂、风、水、电、通信、照明系统等），而且要修建办公和生活用房。这些设施的修建，将增大工程的投资。

发明内容

为了克服重力坝、土石坝的断面尺寸大，材料强度不能充分发挥，施工周期长，施工难度大，投资大，材料用量大，对环境影响大的缺点，本发明提出了一种新的坝型—支墩式钢构坝。

本发明的技术方案是：一种支墩式钢构坝，含有挡水板、基础、桁架，所述的基础里设有锚固件，该锚固件与上部的桁架底部固定连接；所述的桁架包括与挡水板近似垂直连接的一定数量的主杆、跟主杆垂直连接的副杆、以及对角连接的斜杆；所述的主杆为长杆，所述的副杆为短杆，副杆的两端连接在主杆上；所述的相邻的主杆之间的间距为L，该间距L从挡水板下部向上逐渐变大；所述的桁架的两端设有边墩，边墩的形状与该钢构坝横截面形状匹配。

所述的基础和边墩均为混凝土结构，边墩与基础为一体结构。

所述的锚固件为近似“L”形的锚栓，该锚栓的下部为折弯的锚固根，上部为螺栓头。

所述的主杆的下端与基础接触的部位设有连接板，该连接板固定连接在主杆下端，并设有相应的副杆连接在主杆端部并与该连接板连接，该连接板上设有与所述的锚固件连接的螺栓孔。

所述的每个连接板的四角均设有螺栓孔，所述的基础中每个与连接板对应的位置的锚栓为四个，其分布位置与连接板上的四个螺栓孔位置对应，匹配安装。

所述的挡水板的边缘设有止水条，该止水条固定连接在挡水板表面边缘上。

所述的基础内在挡水板下端的位置设有挡水幕。

所述的挡水板与水平面的夹角为α，40°≤α≤60°。

该钢构坝的竖直高度小于70米。

对于支墩式钢构坝的基础设计，除了需要保证基础本身具有足够的刚度和强度外，同时根据钢构坝的基础面选择合理的布置方案，布置连接螺栓与上部结构连接，同时要做好地基、基础与坝体结合处的防渗措施。

地基处理的方法和措施可以多样化，根据坝址不同的地质条件和支墩式钢构坝的工作条件，采取相应的地基处理措施，如：改善地基的剪切特性，提高地基土的抗剪强度；改善地基的压缩特性，减少地基土的沉降；改善地基的透水特性和动力特性。可以采取土质的改良、土质的置换、土质的补强和加固等一系列措施来提高地基的承载力。并且做好地基与支墩式钢构坝的连接承台，在承台上埋设连接螺栓，并做好防渗措施。

本发明的有益效果

本发明的支墩式钢构坝的支撑桁架主杆与挡水板近似垂直布置，并且主杆采用长杆，突出了主杆的支撑能力，与挡水板所受推力的方向一直，能够充分发挥钢材的材料性能，

该发明的钢构坝的相邻的主杆之间的间距为L从挡水板下部向上逐渐变大；复合挡水板的受力情况，最下部水的压强最大，其桁架的密度自然要加大，间距要小，上部水压小，桁架的密度自然可以小，间距要大，将有限的钢材用到最需要的地方，使其结构合理。

该发明钢构坝的桁架的两端设有边墩，在该边墩上能够加装其他水利设施，诸如放水闸门，或者过船闸门等，使该钢构坝除了具备拦水蓄水的功能外，还具备一些其它功能。

本发明的支墩式钢构坝的工作机理是利用稳定的挡水板和桁架支撑系统，将其承受的荷载一部分通过桁架支撑系统的联合作用传递到地基，另外，挡水板与水平面的夹角为40°~60°左右，能够有效利用倾斜的挡水板上的水体的自重来维持坝体稳定。

附图说明

图1为该支墩式钢构坝的横截面结构示意图；

图2为该支墩式钢构坝的俯视结构示意图；

图3为图1的A-A向结构示意图。

具体实施方式

参见图1-图3，图中1.基础、2.挡水幕、3.挡水板、4.桁架的主杆、5.桁架的副杆、6.桁架的斜杆、7.连接板、8.锚固件、9.边墩、10. GW系列隔离开关的轴头。

实施例：一种支墩式钢构坝，含有挡水板、基础、桁架，所述的基础里设有锚固件，该锚固件与上部的桁架底部固定连接；所述的桁架包括与挡水板近似垂直连接的一定数量的主杆、跟主杆垂直连接的副杆、以及对角连接的斜杆；所述的主杆为长杆，所述的副杆为短杆，副杆的两端连接在主杆上；所述的相邻的主杆之间的间距为L，该间距L从挡水板下部向上逐渐变大；所述的桁架的两端设有边墩，边墩的形状与该钢构坝横截面形状匹配。所述的基础和边墩均为混凝土结构，边墩与基础为一体结构。所述的锚固件为近似“L”形的锚栓，该锚栓的下部为折弯的锚固根，上部为螺栓头。所述的主杆的下端与基础接触的部位设有连接板，该连接板固定连接在主杆下端，并设有相应的副杆连接在主杆端部并与该连接板连接，该连接板上设有与所述的锚固件连接的螺栓孔。所述的每个连接板的四角均设有螺栓孔，所述的基础中每个与连接板对应的位置的锚栓为四个，其分布位置与连接板上的四个螺栓孔位置对应，匹配安装。所述的挡水板的边缘设有止水条，该止水条固定连接在挡水板表面边缘上。所述的基础内在挡水板下端的位置设有挡水幕。所述的挡水板与水平面的夹角为α，40°≤α≤60°。该钢构坝的竖直高度小于70米。

Claims

1.一种支墩式钢构坝，含有挡水板、基础、桁架，所述的基础里设有锚固件，该锚固件与上部的桁架底部固定连接；其特征是：所述的桁架包括与挡水板近似垂直连接的一定数量的主杆、跟主杆垂直连接的副杆、以及对角连接的斜杆；所述的主杆为长杆，所述的副杆为短杆，副杆的两端连接在主杆上；所述的相邻的主杆之间的间距为L，该间距L从挡水板下部向上逐渐变大；所述的桁架的两端设有边墩，边墩的形状与该钢构坝横截面形状匹配。

2. 根据权利要求1所述的支墩式钢构坝，其特征是：所述的基础和边墩均为混凝土结构，边墩与基础为一体结构。

3.根据权利要求1所述的支墩式钢构坝，其特征是：所述的锚固件为近似“L”形的锚栓，该锚栓的下部为折弯的锚固根，上部为螺栓头。

4.根据权利要求3所述的支墩式钢构坝，其特征是：所述的主杆的下端与基础接触的部位设有连接板，该连接板固定连接在主杆下端，并设有相应的副杆连接在主杆端部并与该连接板连接，该连接板上设有与所述的锚固件连接的螺栓孔。

5.根据权利要求4所述的支墩式钢构坝，其特征是：所述的每个连接板的四角均设有螺栓孔，所述的基础中每个与连接板对应的位置的锚栓为四个，其分布位置与连接板上的四个螺栓孔位置对应，匹配安装。

6.根据权利要求1所述的支墩式钢构坝，其特征是：所述的挡水板的边缘设有止水条，该止水条固定连接在挡水板表面边缘上。

7.根据权利要求1所述的支墩式钢构坝，其特征是：所述的基础内在挡水板下端的位置设有挡水幕。

8.根据权利要求1所述的支墩式钢构坝，其特征是：所述的挡水板与水平面的夹角为α，40°≤α≤60°。

9.根据权利要求1所述的支墩式钢构坝，其特征是：该钢构坝的竖直高度小于70米。