CN113756256B - 一种水利大坝抗震结构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种水利大坝抗震结构，包括安装于坝体上的补强板，补强板有多个且沿坝体的危险截面排列，坝体上插装有与多个补强板一一对应的多个锚固结构，锚固结构的下部位于坝体内，锚固结构的上部位于补强板内，补强板由钢结构和混凝土板组成，钢结构位于混凝土板内，钢结构的路径呈矩形，相邻的两个钢结构之间固定连接，本发明通过补强板和锚固结构对坝体薄弱部进行补强，增强了坝体薄弱部的抗拉强度，注浆液将锚杆和坝体连接成一个整体，充分发挥了锚杆的锚固作用，且在注浆的同时，注浆液会对坝体已有的裂缝进行填充，提高了坝体的强度，有效减少了坝体薄弱部因局部应力过大而产生裂缝和变形的问题。

Description

一种水利大坝抗震结构

技术领域

本发明涉及水利大坝工程技术领域，特别是一种水利大坝抗震结构。

背景技术

我国水能资源局世界首位，但我国人均水资源短缺且分布很不均匀，水利大坝的建设对于防洪扛旱、减轻煤电造成的环境影响和资源紧张具有重大意义；

由于混凝土的抗拉强度很低，且坝体薄弱部存在应力集中问题，在地震的作用下，使坝体薄弱部承受较大的拉应力，导致坝体的薄弱部易发生变形、相对位移或不同期位移、裂缝和滑坡的破坏形式，其中以裂缝和变形最为普遍，当坝体产生裂缝和变形后，会进一步降低坝体的结构强度，增大了事故的发生概率。

发明内容

针对上述情况，为弥补现有技术所存在的技术不足，本发明提供一种水利大坝抗震结构，以减少坝体薄弱部位因应力集中而易产生裂缝和变形的问题。

其解决的技术方案是：一种水利大坝抗震结构，包括安装于坝体上的补强板，补强板有多个且沿坝体的危险截面排列，坝体上插装有与多个补强板一一对应的多个锚固结构，锚固结构的下部位于坝体内，锚固结构的上部位于补强板内。

进一步地，所述补强板由钢结构和混凝土板组成，钢结构位于混凝土板内，钢结构的路径呈矩形，相邻的两个钢结构之间固定连接。

进一步地，所述钢结构为捆扎钢筋，捆扎钢筋的截面为矩形。

进一步地，所述钢结构为截面呈工字型的钢板。

进一步地，所述锚固结构由五个锚杆组成，其中一个锚杆位于补强板的中心处，另四个锚杆分别位于补强板的四角处，位于四角处的四个锚杆的管径相等，位于中心处的锚杆的管径大于位于四角处的锚杆的管径，位于中心处的锚杆的长度大于位于四角处的锚杆的长度。

进一步地，所述锚杆包括竖向设置的杆体，杆体呈空心圆柱体，杆体的上端套设有螺母，螺母与杆体螺纹联接，杆体的上端套设有位于螺母下方的止浆板，杆体下端套固有呈空心圆台状的螺栓，螺栓的大圆底面位于下方，螺栓上套设有呈空心圆台状的涨壳，涨壳与螺栓螺旋传动，涨壳的大圆底面位于上方；涨壳上设有多个第一通孔，多个第一通孔沿涨壳的轴线圆周均布，螺栓上设有与多个第一通孔一一对应的多个第二通孔，螺栓上设有与多个第一通孔一一对应的多个锁止柱，锁止柱位于第一通孔和第二通孔内，杆体下端竖向滑动连接有滑杆，滑杆位于杆体内，滑杆有多个且与多个第一通孔一一对应，滑杆中部朝向杆体的轴线凹陷使滑杆的中部呈开口背离杆体轴线的圆弧段，第一通孔位于滑杆圆弧段的上方，锁止柱靠近杆体轴线的一端铰接有滑块，滑块穿设与滑杆上使滑块沿滑杆的路径滑动。

一种水利大坝抗震结构的施工方法，包括如下步骤：

S1，确定坝体的危险截面；

S2，沿坝体的危险截面钻多个主注浆孔，将主注浆孔清理完毕后插入锚杆进行加压注浆；

S3，在多个主注浆孔连线的两侧开设多个辅注浆孔，将辅注浆孔清理完毕后插入锚杆进行加压注浆；

S4，将坝体表面待施工区域清理干净后在坝体上架设钢结构，钢结构的路径以主注浆孔为中心呈矩形设置，并将主注浆孔和辅注浆孔围在钢结构内，在钢结构的外围铺设混凝土浇筑模板；

S5，将混凝土浇筑入模板内直至混凝土完全掩埋钢结构和锚杆，并使用振捣器将混凝土振捣均匀，待混凝土塑化后撤去模板。

进一步地，所述辅注浆孔的数量为主注浆孔数量的四倍，与主注浆孔相对应的四个辅注浆孔以主注浆孔为中心呈矩形排布。

进一步地，所述相邻两个辅注浆孔之间的距离不大于锚杆长度的一半。

进一步地，所述主注浆孔的长度不小于辅注浆孔长度的1.5倍。

与现有技术相比，本发明具有如下的优点：

1.本发明通过补强板对坝体薄弱部进行补强，增强了坝体薄弱部的抗拉强度，有效减少了坝体薄弱部因局部应力过大而产生裂缝和变形。

2.本发明通过注浆液将锚杆和坝体连接成一个整体，充分发挥了锚杆的锚固作用，且在注浆的同时，注浆液会对坝体已有的裂缝进行填充，提高了坝体的强度。

3.本发明锚杆插装于补强板和坝体内，提高了补强板与坝体连接处的强度。

4.本发明通过锁止柱和滑杆在锚杆未到达注浆孔底端时锁止锚杆和涨壳之间的相对转动，当锚杆到达注浆孔底端时，滑杆带动锁止柱与涨壳分离从而解锁锚杆和涨壳之间的相对转动，有效避免了因钻孔清理不干净等造成杂物阻挡锚杆而造成锚杆到达孔底的假象，从而降低了锚杆的锚固作用。

附图说明

图1为本发明的俯视图。

图2为本发明的轴侧图。

图3为本发明锚杆的正视图。

图4为本发明锚杆的正视剖视图。

图5为本发明图4中局部放大图a。

图中：坝体1；补强板2；锚杆3；杆体4；螺母5；止浆板6；螺栓7；涨壳8；锁止柱9；滑杆10；滑块11。

具体实施方式

以下结合附图图1至图5对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。

一种水利大坝抗震结构，包括安装于坝体1上的补强板2，补强板2有多个且补强板2沿坝体1的危险截面排布，补强板2提高了坝体1薄弱部的抗拉强度，从而降低了坝体1在地震的作用下产生裂缝和变形的概率，坝体1上插装有与多个补强板2一一对应的多个锚固结构，锚固结构的下部位于坝体1内，锚固结构的上部位于补强板2内，锚固机构不仅对坝体1起到锚固作用，同时锚固机构还提高了补强板2与坝体1连接处的强度；

补强板2由钢结构和混凝土板组成，钢结构位于混凝土板内，混凝土板用于将钢结构和坝体1连接成一个整体，尽可能小地改变原坝体1的结构并提高坝体1的结构强度，钢结构的路径呈矩形，相邻的两个钢结构之间固定连接，所述钢结构为捆扎钢筋，捆扎钢筋的截面为矩形；

锚固结构由五个锚杆3组成，其中一个锚杆3位于补强板2的中心处，另外四个锚杆3分别位于补强板2的四角处，位于四角处的四个锚杆3的管径相等，位于中心处的锚杆3的管径大于位于四角处的锚杆3的管径，位于中心处的锚杆3的长度大于位于四角处的锚杆3的长度；

锚杆3包括竖向设置的杆体4，杆体4呈空心圆柱体，杆体4外侧壁上开设有螺旋槽，杆体4的上端套设有螺母5，螺母5与杆体4螺纹联接，杆体4的上端套设有位于螺母5下方的止浆板6，止浆板6的上端面与螺母5的下端面紧密接触，止浆板6位于螺旋槽上方，杆体4下端套固有呈空心圆台状的螺栓7，螺栓7外侧壁的直径自下而上逐渐减小，螺栓7的内侧壁呈轴线竖直的通孔状，螺栓7上套设有呈空心圆台状的涨壳8，涨壳8外侧壁的直径自下而上逐渐增大，涨壳8的内侧壁呈轴线竖直的通孔状，螺栓7外侧壁的最大直径大于涨壳8内侧壁的孔径，使螺栓7相对于涨壳8向上移动时，螺栓7将涨壳8沿涨壳8的径向涨开，螺栓7的外侧壁上开设有沿螺栓7轴线方向设置的外螺纹，涨壳8内侧壁上开设有与外螺纹相匹配的内螺纹，涨壳8与螺栓7在外螺纹和内螺纹的作用下螺旋传动；

涨壳8上设有多个第一通孔，第一通孔的轴线沿杆体4的径向设置，多个第一通孔沿涨壳8的轴线在涨壳8上圆周均布，螺栓7上设有与多个第一通孔一一对应的多个第二通孔，第二通孔与相对应的第一通孔同轴设置，螺栓7上设有与多个第一通孔一一对应的多个锁止柱9，锁止柱9一端位于第一通孔内，锁止柱9的另一端位于第二通孔内，杆体4下端竖向滑动连接有滑杆10，滑杆10位于杆体4内，滑杆10有多个，且多个滑竿1与多个第一通孔一一对应，滑杆10中部朝向杆体4的轴线凹陷使滑杆10的中部呈开口背离杆体4轴线的圆弧段，滑杆10位于初始位置时，第一通孔位于滑杆10圆弧段的上方，锁止柱9靠近杆体4轴线的一端铰接有滑块11，滑块11穿设与滑杆10上使滑块11沿滑杆10的路径滑动，当滑杆10相对于杆体4竖直向上运动时，滑块11沿滑杆10的路径相对于滑杆10竖直向下运动，当滑块11运动至圆弧段时，滑块11相对于杆体4做向心运动，同时滑块11带动锁止柱9沿杆体4的径向做向心运动，使锁止柱9与第一通孔分离，当所有的锁止柱9与第一通孔分离后，锁止柱9解除了对螺栓7和涨壳8之间相对转动的锁止。

一种水利大坝抗震结构的施工方法，包括如下步骤：

S1，通过建模计算确定坝体1的危险截面；

S2，沿坝体1的危险截面钻多个主注浆孔，将主注浆孔清理完毕后插入锚杆3进行加压注浆；

S3，在多个主注浆孔连线的两侧开设多个辅注浆孔，将辅注浆孔清理完毕后插入锚杆3进行加压注浆，辅注浆孔的数量为主注浆孔数量的四倍，与主注浆孔相对应的四个辅注浆孔以主注浆孔为中心呈矩形排布，相邻两个辅注浆孔之间的距离不大于锚杆3长度的一半，主注浆孔的长度不小于辅注浆孔长度的1.5倍；

S4，将坝体1表面待施工区域清理干净后在坝体1上架设钢结构，钢结构的路径以主注浆孔为中心呈矩形设置，并将主注浆孔和辅注浆孔围在钢结构内，在钢结构的外围铺设混凝土浇筑模板；

S5，将混凝土浇筑入模板内直至混凝土完全掩埋钢结构和锚杆3，并使用振捣器将混凝土振捣均匀，待混凝土塑化后撤去模板。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (8)

1.一种水利大坝抗震结构，包括安装于坝体（1）上的补强板（2），其特征在于，补强板（2）有多个且沿坝体（1）的危险截面排列，坝体（1）上插装有与多个补强板（2）一一对应的多个锚固结构，锚固结构的下部位于坝体（1）内，锚固结构的上部位于补强板（2）内；

锚固结构由五个锚杆（3）组成，其中一个锚杆（3）位于补强板（2）的中心处，另四个锚杆（3）分别位于补强板（2）的四角处，位于四角处的四个锚杆（3）的管径相等，位于中心处的锚杆（3）的管径大于位于四角处的锚杆（3）的管径，位于中心处的锚杆（3）的长度大于位于四角处的锚杆（3）的长度；

所述锚杆（3）包括竖向设置的杆体（4），杆体（4）呈空心圆柱体，杆体（4）的上端套设有螺母（5），螺母（5）与杆体（4）螺纹连接，杆体（4）的上端套设有位于螺母（5）下方的止浆板（6），杆体（4）下端套固有呈空心圆台状的螺栓（7），螺栓（7）的大圆底面位于下方，螺栓（7）上套设有呈空心圆台状的涨壳（8），涨壳（8）与螺栓（7）螺旋传动，涨壳（8）的大圆底面位于上方；

所述涨壳（8）上设有多个第一通孔，多个第一通孔沿涨壳（8）的轴线在涨壳（8）上圆周均布，螺栓（7）上设有与多个第一通孔一一对应的多个第二通孔，螺栓（7）上设有与多个第一通孔一一对应的多个锁止柱（9），锁止柱（9）位于第一通孔和第二通孔内，杆体（4）下端竖向滑动连接有滑杆（10），滑杆（10）位于杆体（4）内，滑杆（10）有多个且与多个第一通孔一一对应，滑杆（10）中部朝向杆体（4）的轴线凹陷使滑杆（10）的中部呈开口背离杆体（4）轴线的圆弧段，第一通孔位于滑杆（10）圆弧段的上方，锁止柱（9）靠近杆体（4）轴线的一端铰接有滑块（11），滑块（11）穿设于滑杆（10）上使滑块（11）沿滑杆（10）的路径滑动。

2.根据权利要求1所述的一种水利大坝抗震结构，其特征在于，补强板（2）由钢结构和混凝土板组成，钢结构位于混凝土板内，钢结构的路径呈矩形，相邻的两个钢结构之间固定连接。

3.根据权利要求2所述的一种水利大坝抗震结构，其特征在于，钢结构为捆扎钢筋，捆扎钢筋的截面为矩形。

4.根据权利要求2所述的一种水利大坝抗震结构，其特征在于，钢结构为截面呈工字型的钢板。

5.根据权利要求2所述的一种水利大坝抗震结构的施工方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1，确定坝体（1）的危险截面；

S2，沿坝体（1）的危险截面钻多个主注浆孔，将主注浆孔清理完毕后插入锚杆（3）进行加压注浆；

S3，在多个主注浆孔连线的两侧开设多个辅注浆孔，将辅注浆孔清理完毕后插入锚杆（3）进行加压注浆；

S4，将坝体（1）表面待施工区域清理干净后在坝体（1）上架设钢结构，钢结构的路径以主注浆孔为中心呈矩形设置，并将主注浆孔和辅注浆孔围在钢结构内，在钢结构的外围铺设混凝土浇筑模板；

S5，将混凝土浇筑入模板内直至混凝土完全掩埋钢结构和锚杆（3），并使用振捣器将混凝土振捣均匀，待混凝土塑化后撤去模板。

6.根据权利要求5所述的一种水利大坝抗震结构的施工方法，其特征在于，辅注浆孔的数量为主注浆孔数量的四倍，与主注浆孔相对应的四个辅注浆孔以主注浆孔为中心呈矩形排布。

7.根据权利要求5所述的一种水利大坝抗震结构的施工方法，其特征在于，相邻两个辅注浆孔之间的距离不大于锚杆（3）长度的一半。

8.根据权利要求5所述的一种水利大坝抗震结构的施工方法，其特征在于，主注浆孔的长度不小于辅注浆孔长度的1.5倍。

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