CN109137838B - 一种弧门支座预应力加固结构及施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公布了一种弧门支座预应力加固结构及施工方法，所述的原弧门支座(1)固定在所述的闸墩(2)上，所述的原弧门支座(1)两端均向外侧延伸设置有加宽弧门支座(3)，所述的原弧门支座(1)和所述的加宽弧门支座(3)相邻的侧面设置有外包钢板(4)，且所述的加宽弧门支座(3)顶部和底部设置有外包钢板(4)；沿所述的原弧门支座(1)推力方向在所述的加宽弧门支座(3)两侧对称的布置有预应力钢绞线(6)，它克服了现有技术中闸墩局部受拉区扇型筋不足的缺点，具有不需要凿除原弧门支座，对原结构破坏较小的优点。
Description
技术领域
本发明涉及到水利工程水闸、溢洪道、泄洪洞的弧形闸门支座加固技术领域，更加具体地是一种弧门支座预应力加固结构及施工方法。
背景技术
弧形闸门具有圆弧形的挡水门叶，当启闭闸门时，闸门绕固定在弧门支座上的支绞转动。弧形闸门具有启闭省力、运转可靠、泄流条件好，并且能满足各种类型泄水孔道需要的优点，在水利工程的水闸、溢洪道、泄洪洞等泄水建筑物中广泛应用。
由于原设计标准偏低、混凝土老化等原因，按现行规范复核时，经常存在闸墩局部受拉区扇型筋不足、弧门支座裂缝控制不满足规范要求的问题，弧形闸门支座是将闸门所承受的水压力传导至闸墩的一个关键性构件，它的可靠性直接关系到泄水建筑物是否能安全运行，进而影响水库、水闸的防洪安全。
针对闸墩局部受拉区扇型筋不足的问题，常规的加固方式有凿除闸墩混凝土新增扇形筋、粘帖钢板或碳纤维布加固等方式等。
凿除闸墩混凝土新增扇型筋的方式，即先拆除闸墩铰支座、凿除支座混凝土，凿除原扇型筋混凝土保护层，露出闸墩面层筋及扇型筋，然后补足需增加扇型筋面积，最后重新浇筑凿除的混凝土保护层及混凝土支座。此方法施工难度大、造价高、工期长，对原有结构有一定损害，新增钢筋及后浇筑的闸墩混凝土、弧门支座混凝土与原结构结合质量难以保证。
粘帖钢板或碳纤维布加固的方式，即扇型筋不足部分采用钢板或碳纤维布补强，补强时无需凿除闸墩混凝土保护层。该方案的致命弱点是高分子粘结剂在超过60℃温度时将软化，影响钢板或碳纤维布与闸墩的结合效果，另外虎门支座与闸墩补强的钢板或碳纤维布如何联合受力也难以计算。
针对弧门支座裂缝控制不满足规范要求的问题，《水工混凝土结构设计规范》(SL191-2008)中提出“不满足上式要求时，应加大弧门支座宽度或提高混凝土强度等级”，加固工程中常用的方式为加宽弧门支座，其优点为直观的解决弧门支座裂缝控制不满足规范要求的问题，加固施工较简便，加固效果有保证，其缺点为当弧门支座裂缝控制与规范要求差距较大，计算得需要弧门支座较宽，而加固工程弧门支座位置已固定，且往往距离闸顶较近，限制了弧门支座加固宽度，同时，弧门支座宽度过宽会阻碍闸室过流。
现有技术中的专利：发明名称：闸墩牛腿预应力无损耗补强结构。申请号：200620124705.5，相对于本专利缺点如下：
1、该专利预应力补强结构张拉端通过夹片锚头支承在承压钢梁上，缺点在于承压钢梁受力时为悬臂结构，钢梁受力条件不佳，容易发生变形及倾覆破坏。
2、该专利中原弧门支座水平布置，承压钢梁方向垂直于弧门推力方向，缺点在于弧门支座无法直接支承载弧门支座上，需浇筑混凝土为承压钢梁提供支承面。而该专利中未提及此内容，也未提及新老混凝土结合措施。另外，该专利不适用于本专利涉及的弧门支座结构，即弧门支座结构平行于弧门推力方向。
3、为防止张拉过程中承压钢梁倾覆，在承压钢梁下游侧的闸墩上安装有锚固螺栓，锚固螺栓与承压钢梁进行焊接固定。缺点在于承压钢梁受力时为悬臂结构，需与弧门支座、闸墩需分别用锚固螺栓连接，结构整体性不佳，对承压钢梁锚固要求高。
发明内容
本发明的第一目的在于克服上述背景技术的不足之处，而提出一种弧门支座预应力加固结构。
本发明的第一目的在于通过如下技术方案来实施的：一种弧门支座预应力加固结构，它包括原弧门支座、闸墩、加宽弧门支座、外包钢板、回填膨胀水泥浆、预应力钢绞线、扁锚锚头、钢套管、锚头转向器、钻孔和挤压锚；
所述的原弧门支座固定在所述的闸墩上，所述的原弧门支座两端均向外侧延伸设置有加宽弧门支座，
所述的原弧门支座和所述的加宽弧门支座相邻的侧面设置有外包钢板，且所述的加宽弧门支座顶部和底部设置有外包钢板；
沿所述的原弧门支座推力方向在所述的加宽弧门支座两侧对称布置有预应力钢绞线，
所述的预应力钢绞线上游锚固端采用所述的挤压锚固在闸墩内的混凝土中，下游张拉端采用所述的扁锚锚头固定在所述的加宽弧门支座的混凝土中。
在上述技术方案中：预先凿除所述的闸墩外表面且埋入所述的预应力钢绞线，埋入所述的预应力钢绞线中的闸墩的外表面回填有回填膨胀水泥浆。
在上述技术方案中：预先在所述的加宽弧门支座内设置有钢套管和锚头转向器，并与张拉端设置的所述的扁锚锚头拼接。
在上述技术方案中：预先在所述的闸墩设置有钻孔，所述的钻孔的孔深为1米，且所述的钻孔的朝向与所述的闸门之间的夹角为40 度。
本发明的第二目的在于提出一种施工方法：一种弧门支座预应力加固结构的施工方法，它包括如下施工步骤；
①、根据原弧门支座的结构尺寸和闸墩的局部受拉区扇型筋配置，计算设计工况下所述的原弧门支座加固所需的预应力钢绞线的直径、根数和预应力，及加宽所述的原弧门支座两侧所述的加宽弧门支座的具体宽度；
②、凿除原弧门支座与所述的加宽弧门支座接触面的混凝土5厘米，同时凿除所述的闸墩与原弧门支座、加宽弧门支座之间的接触面混凝土5厘米；然后在所述的接触面涂刷界面胶，在所述的原弧门支座基础上植筋后浇筑所述的加宽弧门支座；浇筑前预先在所述的加宽弧门支座内预埋扁锚锚头、钢套管和锚头转向器；
③、在所述的加宽弧门支座的表面包裹有外包钢板以及同时在所述的原弧门支座与所述的闸墩的接触面包裹有外包钢板，且所述的外包钢板伸出所述的加宽弧门支座两侧边缘各1米；
④、所述的预应力钢绞线沿所述的原弧门支座推力方向布置，在所述的闸墩的表面凿除5cm，并在所述的闸墩表面形成沟槽，并埋入预应力钢绞线；
⑤、所述的预应力钢绞线上游锚固端采用所述的挤压锚固在闸墩内的混凝土中，预先在所述的闸墩上钻孔，形成钻孔；
⑥、所述的预应力钢绞线下游张拉端采用所述的扁锚锚头固定在所述的加宽弧门支座的混凝土中，所述的扁锚锚头的锚头型号根据所述的预应力钢绞线的直径及根数确定；
⑦、待所述的预应力钢绞线张拉至设计要求后，在所述的预应力钢绞线表面回填有所述的回填膨胀水泥浆后抹平。
在上述技术方案中：每个所述的钻孔的孔深1米，所述的钻孔与所述的闸门之间的夹角40度。
本发明具有如下优点：1、不需要凿除原弧门支座，对原结构破坏较小。2、预应力钢绞线沿弧门推力方向布置，受力方式明确，加固思路清晰；提供的预应力不仅能补足闸墩局部受拉区的扇型筋，还可以增加支座的抗剪能力，补充弧门支座裂缝控制的不足。3、弧门支座两侧加宽，不仅能进一步补充弧门支座裂缝控制的补足，还能为预应力钢绞线系统提供锚固端，无需另外布置锚固梁。4、采用高强度、低松弛的钢绞线，其强度高，用量少，直径小，施工简便且钢绞线埋入闸墩表面混凝土后，外观上无较大变化，还有利于钢绞线的防腐防锈。5、本方案可同时解决闸墩局部受拉区扇型筋不足、弧门支座裂缝控制不足的问题，且施工简便，施工难度小，工程造价低。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图。
图2为本发明的整体结构立面图。
图3为本发明中的锚固的剖面图。
图中：原弧门支座1、闸墩2、加宽弧门支座3、外包钢板4、回填膨胀水泥浆5、预应力钢绞线6、扁锚锚头7、钢套管8、锚头转向器9、钻孔10、挤压锚11。图1中箭头表示原弧门支座1推力方向。
具体实施方式
下面结合附图详细说明本发明的实施情况，但它们并不构成对本发明的限定，仅作举例而已，同时通过说明本发明的优点将变得更加清楚和容易理解。
参照图1-3所示：一种弧门支座预应力加固结构，它包括原弧门支座1、闸墩2、加宽弧门支座3、外包钢板4、回填膨胀水泥浆5、预应力钢绞线6、扁锚锚头7、钢套管8、锚头转向器9、钻孔10和挤压锚11；
所述的原弧门支座1固定在所述的闸墩2上，所述的原弧门支座 1两端均向外侧延伸设置有加宽弧门支座3，加宽的宽度宜根据闸墩及弧门支座结构确定，不宜过宽阻流。
所述的原弧门支座1和所述的加宽弧门支座3相邻的侧面设置有外包钢板4，且所述的加宽弧门支座3顶部和底部设置有外包钢板4；
沿所述的原弧门支座1推力方向在所述的加宽弧门支座3两侧对称的布置有预应力钢绞线6，
所述的预应力钢绞线6提供与原弧门支座1推力方向相反的预应力，抵消部分原弧门支座1推力，使现有的闸墩2局部受拉区扇型筋能满足规范要求，同时还增加了原弧门支座1的抗剪能力，另外，原弧门支座1两侧加宽不仅能使原弧门支座1裂缝控制能满足规范要求，还能为预应力钢绞线6提供锚固端。
所述的预应力钢绞线6上游锚固端采用所述的挤压锚11固在闸墩2内的混凝土中，下游张拉端采用所述的扁锚锚头7固定在所述的加宽弧门支座3的混凝土中。
预先凿除所述的闸墩2外表面并埋入所述的预应力钢绞线6，埋入所述的预应力钢绞线6中的闸墩2的外表面回填有回填膨胀水泥浆 5。
预先在所述的加宽弧门支座3内设置有钢套管8和锚头转向器9，并与张拉端设置的所述的扁锚锚头7拼接。
预先在所述的闸墩2设置有钻孔10，所述的钻孔10的孔深为1 米，且所述的钻孔10的朝向与所述的闸门2之间的夹角为40度。
本发明还提出了一种弧门支座预应力加固结构的施工方法，它包括如下施工步骤；
①、根据原弧门支座1的结构尺寸和闸墩2的局部受拉区扇型筋配置，计算设计工况下所述的原弧门支座1加固所需的预应力钢绞线 6的直径、根数和预应力，及加宽所述的原弧门支座1两侧所述的加宽弧门支座3的具体宽度；
②、凿除原弧门支座1与所述的加宽弧门支座3接触面的混凝土5厘米，同时凿除所述的闸墩2与原弧门支座1、加宽弧门支座3之间的接触面混凝土5厘米；然后在所述的接触面涂刷界面胶，在所述的原弧门支座1基础上植筋后浇筑所述的加宽弧门支座3；浇筑前预先在所述的加宽弧门支座3内预埋扁锚锚头7、钢套管8和锚头转向器9；
③、在所述的加宽弧门支座3的表面包裹有外包钢板4以及同时在所述的原弧门支座1与所述的闸墩2的接触面包裹有外包钢板4，且所述的外包钢板4伸出所述的加宽弧门支座3两侧边缘各1米；伸出所述的外包钢板4与闸墩2之间通过涂粘接剂固定。
④、所述的预应力钢绞线6沿所述的原弧门支座1推力方向布置，在所述的闸墩2的表面凿除5cm，并在所述的闸墩2表面形成沟槽，并埋入预应力钢绞线6；
⑤、所述的预应力钢绞线6上游锚固端采用所述的挤压锚11固在闸墩2内的混凝土中，预先在所述的闸墩2上钻孔，形成钻孔10；
⑥、所述的预应力钢绞线6下游张拉端采用所述的扁锚锚头7固定在所述的加宽弧门支座3的混凝土中，所述的扁锚锚头7的锚头型号根据所述的预应力钢绞线6的直径及根数确定；
⑦、待所述的预应力钢绞线6张拉至设计要求后，在所述的预应力钢绞线6表面回填有所述的回填膨胀水泥浆5后抹平。
每个所述的钻孔10的孔深1米，所述的钻孔10与所述的闸门2 之间的夹角40度。
本专利相对于“闸墩牛腿预应力无损耗补强结构”专利，优点如下：
(1)本专利预应力加固结构张拉端通过扁锚锚固在加宽混凝土上。优点在于张拉端位于混凝土结构上，受力条件较好，张拉时不会发生结构破坏。(2)本专利预应力钢绞线全段埋于混凝土内，优点在于有利于钢绞线的防腐，保障预应力加固结构的耐久性。(3)本专利预应力钢绞线可通过锚头转向器改变预应力钢绞线方向，适应于不同的弧门支座结构，结构适应性较好。(4)本专利对新老混凝土采取了凿除部分混凝土、涂刷界面胶、植筋、粘贴钢板等措施，优点在于增强了结构的整体性，防止施加预应力后新老混凝土结合部位出现破坏。
上述未详细说明的部分均为现有技术。
Claims (6)
1.一种弧门支座预应力加固结构，其特征在于：它包括原弧门支座(1)、闸墩(2)、加宽弧门支座(3)、外包钢板(4)、回填膨胀水泥浆(5)、预应力钢绞线(6)、扁锚锚头(7)、钢套管(8)、锚头转向器(9)、钻孔(10)和挤压锚(11)；
所述的原弧门支座(1)固定在所述的闸墩(2)上，所述的原弧门支座(1)两端均向外侧延伸设置有加宽弧门支座(3)，
所述的原弧门支座(1)和所述的加宽弧门支座(3)相邻的侧面设置有外包钢板(4)，且所述的加宽弧门支座(3)顶部和底部设置有外包钢板(4)；
沿所述的原弧门支座(1)推力方向在所述的加宽弧门支座(3)两侧对称布置有预应力钢绞线(6)，
所述的预应力钢绞线(6)上游锚固端采用所述的挤压锚(11)固在闸墩(2)内的混凝土中，下游张拉端采用所述的扁锚锚头(7)固定在所述的加宽弧门支座(3)的混凝土中。
2.根据权利要求1所述的一种弧门支座预应力加固结构，其特征在于：预先凿除所述的闸墩(2)外表面且埋入所述的预应力钢绞线(6)，埋入所述的预应力钢绞线(6)中的闸墩(2)的外表面回填有回填膨胀水泥浆(5)。
3.根据权利要求1或2所述的一种弧门支座预应力加固结构，其特征在于：预先在所述的加宽弧门支座(3)内设置有钢套管(8)和锚头转向器(9)，并与张拉端设置的所述的扁锚锚头(7)拼接。
4.根据权利要求3所述的一种弧门支座预应力加固结构，其特征在于：预先在所述的闸墩(2)设置有钻孔(10)，所述的钻孔(10)的孔深为1米，且所述的钻孔(10)的朝向与所述的闸墩(2)之间的夹角为40度。
5.根据权利要求1-4中任意一项权利要求所述的一种弧门支座预应力加固结构的施工方法，其特征在于：它包括如下施工步骤；
①、根据原弧门支座(1)的结构尺寸和闸墩(2)的局部受拉区的扇型筋配置，计算设计工况下所述的原弧门支座(1)加固所需的预应力钢绞线(6)的直径、根数和预应力，及加宽所述的原弧门支座(1)两侧所述的加宽弧门支座(3)的具体宽度；
②、凿除原弧门支座(1)与所述的加宽弧门支座(3)接触面的混凝土5厘米，同时凿除所述的闸墩(2)与原弧门支座(1)、加宽弧门支座(3)之间的接触面混凝土5厘米；然后在所述的接触面涂刷界面胶，在所述的原弧门支座(1)基础上植筋后浇筑所述的加宽弧门支座(3)；浇筑前预先在所述的加宽弧门支座(3)内预埋扁锚锚头(7)、钢套管(8)和锚头转向器(9)；
③、在所述的加宽弧门支座(3)的表面包裹有外包钢板(4)以及同时在所述的原弧门支座(1)与所述的闸墩(2)的接触面包裹有外包钢板(4)，且所述的外包钢板(4)伸出所述的加宽弧门支座(3)两侧边缘各1米；
④、所述的预应力钢绞线(6)沿所述的原弧门支座(1)推力方向布置，且所述的闸墩(2)的表面凿除5cm，并在所述的闸墩(2)表面形成沟槽并埋入预应力钢绞线(6)；
⑤、所述的预应力钢绞线(6)上游锚固端采用所述的挤压锚(11)固定在闸墩(2)内的混凝土中，预先在所述的闸墩(2)上钻孔，形成钻孔(10)；
⑥、所述的预应力钢绞线(6)下游张拉端采用所述的扁锚锚头(7)固定在所述的加宽弧门支座(3)的混凝土中，所述的扁锚锚头(7)的锚头型号根据所述的预应力钢绞线(6)的直径及根数确定；
⑦、待所述的预应力钢绞线(6)张拉至设计要求后，在所述的预应力钢绞线(6)表面回填有所述的回填膨胀水泥浆(5)后抹平。
6.根据权利要求5所述的一种弧门支座预应力加固结构的施工方法，其特征在于：每个所述的钻孔(10)的孔深1米，所述的钻孔(10)与所述的闸墩(2)之间的夹角40度。
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- 2018-10-17 CN CN201811209071.7A patent/CN109137838B/zh active Active
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