CN203729264U - 适应三向大变形的竖向接缝止水结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及适应三向大变形的竖向接缝止水结构。目的是提供的止水结构应能适应高腐蚀环境，能适应较大的多向变形，提高止水的抗变形能力，保障建筑物的安全。技术方案是：适应三向大变形的竖向接缝止水结构，其特征在于：所述止水结构包括一个多向变形止水带以及一个竖向自由滑动机构。

Description

适应三向大变形的竖向接缝止水结构

技术领域

本实用新型涉及水利工程技术领域，具体是一种竖向接缝止水结构。

背景技术

水库大坝、水闸、泵站等水工建筑物由于沉降、体量、结构及温度变形等原因，往往需要设置施工缝或变形缝，在接缝处设置止水设施是一种常用措施，可以防止或减少由于接缝渗漏造成的危害和损失，满足建筑物的使用功能要求，确保水工建筑物正常发挥功能和效益，并起到减震缓冲作用，提高建筑物的使用寿命。

止水带是水工建筑物的接缝止水中使用较多的止水结构。按适应变形性能分类，目前常用的止水带主要有平板型止水带和变形型止水带。平板型止水带的中部为平板，适用于施工缝的接缝止水。变形型止水带能够适应接缝变形，又分为封闭型（中心孔等）和开敞型（中心变形体不封口）两种，开敞型包括W型、F型、Ω型、波型等。

按材料分类，目前常用的止水带主要有塑料止水带（聚氯乙烯、聚乙烯等）、橡胶止水带（天然胶、氯丁胶、丁苯胶等）、金属止水带（铜、不锈钢、碳钢等）等。

塑料止水带弹性较好，可以承受一定的接缝位移作用，抗疲劳破坏能力高，但易老化并存在低温脆性，长期受力强度低，不适用于三向大变形的接缝止水。橡胶止水带弹性好，可以承受较大的接缝位移作用，抗疲劳破坏能力高，但同样易老化且接头连接比较困难，长期受力强度低，也不适用于三向大变形的接缝止水。金属止水带强度高，抗水压力、抗绕渗能力强，但现场接头焊接工艺复杂，且抗疲劳破坏和接缝剪切位移能力低，若用于三向大变形的接缝止水，极易发生剪切或扭曲破坏。

当前，越来越多的水工建筑物建在沿海深厚软土地基上。由于沿海水工建筑物所处环境比较恶劣，沉降和水平变形往往比较大，为提高止水结构的耐久性，采用铜止水相对比较多。水平方向常用Ω型铜止水，止水两侧埋入混凝土内，缝内为止水鼻子。这种止水结构能够适应较大的接缝张拉位移和竖向错缝位移以及较小量的剪切位移，接缝剪切位移将在铜止水带中产生很大的附加应力，较大的剪切位移会使铜止水带鼻子发生扭曲破坏。竖向常用平板型铜止水，在接缝的一侧设置沥青井，止水的一侧埋入混凝土，另一侧伸入到沥青井内。这种止水结构能够适应较大的接缝竖向错位位移以及较小量的接缝张拉位移和水平错位位移。

受软土变形理论以及分析技术、方法和费用的限制，当前对深厚软土变形特性的事前预测往往不能达到工程需要的精度。另一方面，软土特性的空间差异、地基处理方案的不同、荷载分布的差异以及施工工序和过程的差异都会导致软土产生不同的变形方向、过程和结果，导致软土变形预测精度更难达到预期目标。因此，往往稍有不慎，建于深厚软土地基上的水工建筑物在接缝处就会产生较大的张拉、顺缝错位或横缝错位等不均匀变形，过大的变形导致接缝止水发生拉出、拉断、剪断、扭裂、接缝混凝土破裂等止水失效事故。

实用新型内容

本实用新型目的是克服上述背景技术中的不足，提供一种适应三向大变形的竖向接缝止水结构，该止水结构应能适应高腐蚀环境，能适应较大的多向变形，提高止水的抗变形能力，保障建筑物的安全。

为实现以上目的，本实用新型采用了以下的技术方案：

适应三向大变形的竖向接缝止水结构，其特征在于：所述止水结构包括一个多向变形止水带以及一个竖向自由滑动机构；

所述多向变形止水带包括一个设置在混凝土的接缝处的Ω型止水带、连接在Ω型止水带左侧的第一平板止水带以及连接在Ω型止水带右侧的第二平板止水带，Ω型止水带、第一平板止水带以及第二平板止水带均沿竖向伸长，第一平板止水带固定在接缝左侧的混凝土内，第二平板止水带伸入接缝右侧混凝土开设的凹槽内，第二平板止水带的右端固定着沿竖向布置的止水板，该止水板与第二平板止水带垂直，所述凹槽内填充有沥青形成沥青井；

所述竖向自由滑动机构设置在凹槽内，包括两个对称布置在第二平板止水带前侧和后侧的角钢，两个角钢均沿竖向伸长，两个角钢的长边均向右固定在凹槽右侧的混凝土内，所述止水板位于两个角钢的长边之间；两个角钢的短边均位于所述止水板的左侧，且两个角钢的短边相向而对地朝着第二平板止水带延伸并在延伸端之间保持一定距离作为第二平板止水带在竖向滑动的槽口。

所述两个角钢的长边右端均连接有锚筋，所述锚筋锚固在凹槽右侧的混凝土内。

所述Ω型止水带的止水鼻位于接缝内。

所述止水板以及角钢的短边均位于凹槽内。

所述多向变形止水带为金属止水带，采用黄铜、紫铜、不锈钢、碳钢中的任一种制作。

本实用新型的工作原理是：本实用新型设置有Ω型止水带，可以适应较大的接缝张拉位移，本实用新型还设有第一、第二平板止水带，可以适应较大的水平错位位移；本实用新型中，固定在左侧混凝土内的多向变形止水带安装在右侧混凝土内的竖向自由滑动机构中，当两侧的混凝土在竖向发生较大位移时，多向变形止水带可以在竖向自由滑动机构中上下滑动，从而避免被剪断或扭裂。

本实用新型有益效果是：本实用新型由水平止水常用的Ω型止水带和平板止水带组合形成“丁”字形的多向变形止水带，配合沥青井，井内灌注沥青，形成适应多向较大变形的止水结构；在竖向（Z向）可适应较大的不均匀沉降，在水平方向（X、Y方向）均能适应较大的水平向变形；调整止水带和沥青井的尺寸，可适应更多幅度的变形要求。该结构可以改变常规竖向止水只能适应单向（竖向）较大变形的缺点，大大提高了止水的抗变形能力。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

图2是图1中多向变形止水带的放大示意图。

图3为本实用新型的使用状态示意图。

图4为常规止水结构的使用状态示意图。

图5为多向变形止水带的受力分析图。

图6为止水板的受力分析图。

图中：锚筋1、多向变形止水带2、第一平板止水带2-1、第二平板止水带平板2-2、Ω型止水带2-3、止水板2-4、角钢3、长边3-1、短边3-2、槽口3-3、混凝土4、接缝5、凹槽6、平板铜止水带7。

具体实施方式

下面结合说明书图，对本实用新型作进一步说明，但本实用新型并不局限于以下实施例。

如图1-图3所示，适应三向大变形的竖向接缝止水结构，包括一个多向变形止水带2以及一个竖向自由滑动机构；所述多向变形止水带为金属止水带，采用黄铜、紫铜、不锈钢、碳钢中的任一种制作，以紫铜和不锈钢为最优。

所述多向变形止水带包括一个设置在混凝土的接缝5部位的Ω型止水带2-3、连接在Ω型止水带左侧的第一平板止水带2-1以及连接在Ω型止水带右侧的第二平板止水带2-2（均沿X方向布置），Ω型止水带、第一平板止水带以及第二平板止水带均沿竖向伸长（竖向为Z向，与X、Y平面垂直）。Ω型止水带的止水鼻位于接缝内，第一平板止水带浇注固定在接缝左侧的混凝土4内，第二平板止水带伸入接缝5右侧混凝土开设的凹槽6内（凹槽呈梯形，沿竖向伸展），第二平板止水带的右端固定着沿竖向伸长的止水板2-4（位于凹槽内），该止水板的板面沿Y方向布置并与第二平板止水带的板面垂直，且第二平板止水带连接在止水板的中部（止水板Y方向的中点位置），从而形成丁字形结构。接缝内设有接缝板，所述凹槽内填充有沥青形成沥青井。

止水鼻的高度根据接缝处可能的变形量确定，通常可以是80mm（沿Y方向），接缝处张拉和水平向错缝变形的矢量和理论上可以达到160mm。第一平板止水带和第二平板止水带根据实际情况确定，通常各宽120mm（沿X方向），止水板通常采用宽120mm（沿Y方向）、厚2mm（沿X方向）的铜片与第二止水带焊接成丁字形。沥青井的外口朝着接缝布置，沥青井的规格根据需要确定，通常沥青井的外口宽度170mm（沿Y方向），内口宽度250mm（沿Y方向），深度155mm（沿X方向，即内口外口之间的距离为155mm）。

所述竖向自由滑动机构设置在凹槽内，包括两个对称布置在第二平板止水带前侧和后侧的角钢3（规格为110×70×6），两个角钢均沿竖向伸长，两个角钢的长边3-1均向右浇注固定在凹槽右侧的混凝土内，两个角钢的长边间距170mm，长边浇入混凝土内60mm，所述止水板位于两个角钢的长边之间。两个角钢的短边3-2均位于所述止水板的左侧的沥青井内，且两个角钢的短边相向而对地朝着第二平板止水带延伸（短边与第二平板止水带垂直，短边与止水板平行），并在延伸端之间保持一定距离作为第二平板止水带在竖向滑动的槽口3-3，该槽口沿竖向伸长（即沿着Z向伸长），槽口的宽度（沿Y方向）可以根据需要进行调整。

所述两个角钢的长边右端均连接有若干锚筋1，所述锚筋锚固在凹槽右侧的混凝土内，锚筋直径为10mm，长350mm（沿X方向），同一角钢上的锚筋之间间距300mm。

以下为本实用新型的受力分析：

1.多向变形止水带的受力计算；

如图5所示，分缝张开或水平向错缝位移时，第一平板止水带/第二平板止水带所受的拉力为：

$F=M/(H\×\cos \frac{\mathrm{\θ}}{2}),$

M＝σ_maxW，

W＝h²/6，

式中，F——每延米长第一平板止水带/第二平板止水带受到的拉力，N；

M——每延米长止水带能承受的极限弯矩，N·m；

σ_max——止水带强度，225MPa；

H——止水带中部的止水鼻高度，0.1m；

θ——止水鼻张开的角度；

h——止水带的厚度，0.001m。

由上式可知，第一平板止水带/第二平板止水带受到的拉力与止水鼻张开的角度有关。当θ为0时，F=375N；当θ为120°时，F=750N，此时接缝处张拉和水平向错缝变形的矢量和已达到138mm。

2.止水板受力计算；

如图6所示，以最极端的受力情况计算，则：

F1＝F/2，

M1＝F1×L，

式中，L——止水板宽度的一半（Y向），mm；

F——每延米长第二平板止水带传递过来的拉力（计算见多向变形止水带的受力计算），N；

F1——每延米长竖向滑动机构单侧角钢提供的反力，N；

M1——第二止水带与止水板焊接处的弯矩，N.mm。

当F=750N、L=60mm、止水板为双面铜焊一遍、止水板的厚度为2mm时，焊缝处拉应力M1为0.375MPa，远小于接头抗拉强度165MPa，止水板的最大弯曲应力为33.75MPa，也远小于止水带抗拉强度225MPa。因此，在接缝张拉和水平向错缝变形未超过限值时，多向变形止水带的强度是足够的。

本止水结构施工精度要求比较高，建议按照以下步骤进行施工：

（1）制作沥青板，沥青板横截面尺寸与凹槽相同；

（2）将角钢和锚筋焊接并定位，将沥青板安装在凹槽位置；

（3）浇筑设置有凹槽一侧混凝土（图2中右侧的混凝土）；

（4）熔化沥青板，制作安装并固定多向变形止水带和填缝板；

（5）浇筑接缝的另一侧的混凝土（图2中左侧的混凝土）；

（6）向凹槽内灌注沥青形成沥青井。

我国沿海地区软土地基分布广，建筑物众多。由于软土地基的复杂性和土层的多异性，在建筑物侧高填土堆填作用下，建筑物设计和施工中难以精确控制地基的沉降和变形，常常造成止水结构的变形破坏，影响建筑物的使用功能。本止水结构成本增加有限，能适应较大的多向变形，大大提高了止水的抗变形能力，对保障建筑物的安全，满足设计功能具有积极的作用。

本止水结构不仅适用与水利工程的水闸、泵站、堰坝、挡墙等结构，还可适用其它行业需要止水的结构，如地下室、蓄水池等。对于建筑在堆填土上的结构也比较适用。对于非软土地基上的建筑物，该止水结构也可大大提高工程的安全度，减少可能因施工质量问题引起的变形对工程结构安全的影响。

Claims (5)

1.适应三向大变形的竖向接缝止水结构，其特征在于：所述止水结构包括一个多向变形止水带（2）以及一个竖向自由滑动机构；

所述多向变形止水带包括一个设置在混凝土（4）的接缝（5）处的Ω型止水带（2-3）、连接在Ω型止水带左侧的第一平板止水带（2-1）以及连接在Ω型止水带右侧的第二平板止水带（2-2），Ω型止水带、第一平板止水带以及第二平板止水带均沿竖向伸长，第一平板止水带固定在接缝左侧的混凝土内，第二平板止水带伸入接缝右侧混凝土开设的凹槽（6）内，第二平板止水带的右端固定着沿竖向布置的止水板（2-4），该止水板与第二平板止水带垂直，所述凹槽内填充有沥青形成沥青井；

所述竖向自由滑动机构设置在凹槽内，包括两个对称布置在第二平板止水带前侧和后侧的角钢（3），两个角钢均沿竖向伸长，两个角钢的长边（3-1）均向右固定在凹槽右侧的混凝土内，所述止水板位于两个角钢的长边之间；两个角钢的短边均位于所述止水板的左侧，且两个角钢的短边（3-2）相向而对地朝着第二平板止水带延伸并在延伸端之间保持一定距离作为第二平板止水带在竖向滑动的槽口（3-3）。

2.根据权利要求1所述的适应三向大变形的竖向接缝止水结构，其特征在于：所述两个角钢的长边右端均连接有锚筋（1），所述锚筋锚固在凹槽右侧的混凝土内。

3.根据权利要求1或2所述的适应三向大变形的竖向接缝止水结构，其特征在于：所述Ω型止水带的止水鼻位于接缝内。

4.根据权利要求3所述的适应三向大变形的竖向接缝止水结构，其特征在于：所述止水板以及角钢的短边均位于凹槽内。

5.根据权利要求4所述的适应三向大变形的竖向接缝止水结构，其特征在于：所述多向变形止水带为金属止水带，采用黄铜、紫铜、不锈钢、碳钢中的任一种制作。