CN204715303U - 混凝土重力坝的短横缝和设置有短横缝的混凝土重力坝 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及混凝土重力坝领域，具体而言，涉及一种混凝土重力坝的短横缝和设置有短横缝的混凝土重力坝。短横缝包括短横缝主体、应力释放圆和多个止水片；短横缝主体内设置有柔性填料；多个止水片与短横缝主体交叉设置；应力释放圆设置在短横缝主体的下游端。设置有短横缝的混凝土重力坝包括坝体、全贯通横缝和短横缝；短横缝与全贯通横缝间隔设置；短横缝铅直方向设置在坝体上。本实用新型将混凝土重力坝的全贯通横缝之间设置上短横缝，通过短横缝上的应力释放圆能够将进一步降低上下游坝面在温度徐变荷载作用下产生的应力，既不影响坝体的防渗可靠性和整体性，也不会增加坝体水平断裂的危险性，且整个操作简单，成本较低。

Description

混凝土重力坝的短横缝和设置有短横缝的混凝土重力坝

技术领域

本实用新型涉及混凝土重力坝领域，具体而言，涉及一种混凝土重力坝的短横缝和设置有短横缝的混凝土重力坝。

背景技术

物体有热胀冷缩及在外力作用下发生徐变的自然特性，力学计算结果表明，在温度变化及力的作用下，周边受约束的物体会产生温度徐变应力，如果应力值超过材料的允许应力，就会发生物体结构破坏。水利水电工程中常用于水库挡水的混凝土重力坝，也面临着同样的问题，坝体受温度徐变应力破坏开裂，会损害坝体的整体性，导致坝体漏水及结构失衡垮塌危险。现有解决技术方案，是采用间距为15～20m的全贯通性横缝(上游端设置止水)，把坝体分成数段，解除坝体侧向约束，减小坝体侧向约束应力。

(1)混凝土重力坝分段后坝段长度为15～20m的，受坝体基础及自身刚度的约束影响，上下游坝面在温度徐变荷载作用下仍然产生较大的应力，如果该应力超过混凝土允许抗拉强度，坝面仍然会产生破坏性裂缝。通常做法是通过致冷措施大幅降低混凝土浇筑温度以降低坝体最高温度，减小坝体温差，降低坝体温度徐变应力到允许值内，这需要在混凝土施工阶段大量投入工程致冷设备及费用。

(2)混凝土重力坝设置的全贯通性横缝间距越小，效果越好，但是会增加造缝工程量及投资，同时降低坝体防渗的可靠性。横缝间距越小，坝体的高厚比越小，不但影响坝体的整体性，还会增加坝体水平断裂的危险。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种混凝土重力坝的短横缝和设置有短横缝的混凝土重力坝，以解决上述的问题。

在本实用新型的实施例中提供了一种混凝土重力坝的短横缝，包括短横缝主体、应力释放圆和多个止水片；

短横缝主体内设置有柔性填料；

多个止水片与短横缝主体交叉设置，能够阻止短横缝主体漏水；

应力释放圆设置在短横缝主体的下游端。

进一步的，应力释放圆内设置有盲沟排水管。

进一步的，盲沟排水管为塑料管。

进一步的，应力释放圆远离短横缝主体的一侧设置有限裂钢筋。

进一步的，限裂钢筋以短横缝主体为轴线对称设置。

进一步的，限裂钢筋通过双面焊接与应力释放圆连接。

进一步的，止水片包括金属止水片和塑料止水片；

金属止水片设置在短横缝主体的上游方向；

塑料止水片设置在短横缝主体的下游方向。

本实用新型还提供了一种设置有短横缝的混凝土重力坝，包括坝体、全贯通横缝和上述的混凝土重力坝的短横缝；

多个全贯通横缝沿坝体的长度方向排列；

全贯通横缝贯通坝体的两侧；

短横缝与全贯通横缝间隔设置；

短横缝铅直方向设置在坝体上。

进一步的，短横缝设置在坝体靠近水流的一侧。

进一步的，坝体靠近水流的一侧设置有防渗面板，用于防止水渗透到坝体内。

本实用新型将混凝土重力坝的全贯通横缝之间设置上短横缝，通过短横缝上的应力释放圆能够将进一步降低上下游坝面在温度徐变荷载作用下产生的应力，提高混凝土的允许抗拉强度，进而提高混凝土重力坝的寿命；通过短横缝的设置，既不影响坝体的防渗可靠性和坝体的整体性，也不会增加坝体水平断裂的危险性，且不需要增加大量的成本，整个操作简单，成本较低。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型混凝土重力坝的短横缝的结构示意图；

图2为本实用新型设置有短横缝的混凝土重力坝的示意图。

附图标记：

1：短横缝主体   2：金属止水片  3：塑料止水片

4：应力释放圆   5：限裂钢筋    6：盲沟排水管

7：坝体         8：全贯通横缝  9：短横缝

10：防渗面板

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本实用新型的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施例，都属于本实用新型所保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

如附图所示，本实用新型提供了一种混凝土重力坝的短横缝，包括短短横缝主体1、应力释放圆4和多个止水片；

短短横缝主体1内设置有柔性填料；

多个止水片与短短横缝主体1交叉设置，能够阻止短短横缝主体1漏水；

应力释放圆4设置在短短横缝主体1的下游端。

在短横缝9内设置柔性填料，可以有效的缓冲混凝土重力坝的坝体7在温度变化时的应力集中，在混凝土重力坝热胀冷缩时能够通过柔性填料进行缓冲，进而达到降低上下游坝面在温度徐变荷载作用下产生的应力，提高混凝土的允许抗拉强度，进而提高混凝土重力坝的寿命；通过短横缝9的设置，既不影响坝体7的防渗可靠性和坝体7的整体性，也不会增加坝体7水平断裂的危险性，且不需要增加大量的成本，整个操作简单，成本较低。

柔性填料以丁基橡胶为主体，配合一定比例的聚异丁烯、黑炭黑和白炭黑、复合助剂、硫化剂、增塑剂、软化剂、其它填料等混炼而成。因它的主要材质是丁基胶，而成品又呈腻子状，所以又名丁基橡胶密封腻子、腻子密封胶。因它是一种黑色或黑灰色的带有弹性的膏状体，故又名腻子密封胶、弹性密封膏。通常也称为SR柔性填料、GB嵌缝密封胶等。

柔性填料是专门为混凝土面板，堆石坝周边缝和伸缩缝止水而开发生产的新型止水材料。柔性填料具有优异的变形性和流动性，在水压力作用下可以流动，挤入缝中起到止水作用，抗渗性能优异，能对孔隙、缝隙起到封闭止水作用；具有良好的黏接性能，与混凝土的黏接强度大于材料自身的拉伸强度，可确保在各种工况下黏接界面不发生破坏；具有优良的耐介质性，即耐水、耐碱盐浸泡，对环境具有很强的适用性，耐冻融循环，并具有一定的耐寒性和耐高温性；可根据需要将柔性填料加工成各种形状及断面尺寸的型材，便于施工。

短短横缝主体1的截面上设置有止水片，通过止水片阻止进入短短横缝主体1内的水的渗透，保证坝体7不会出现漏水的情况。

止水片可以设置多个，对短短横缝主体1进行多层防护，以保证短横缝9的防渗透性。

在短短横缝主体1的下游端设置应力释放圆4，能够将短横缝9内由于混凝土重力坝的热胀冷缩而集中的应力进行释放，降低了混凝土重力坝由于应力集中带来的危害。

优选的实施方式为，应力释放圆4内设置有盲沟排水管6。

在应力释放圆4内设置盲沟排水管6，可以将止水片没有完全阻止的水通过盲沟排水管6排出，保证了混凝土重力坝不会被水渗透，进而保证了混凝土重力坝的质量和寿命。

优选的实施方式为，盲沟排水管6为塑料管。

盲沟排水管6的材质要求主要是能够防水、防蚀且具有耐候性，满足这样的性质的材料有很多，如金属等，而具有这些性质的材料中，以塑料为最常规和成本最低。因此，在保证盲沟排水管6的性能的前提下，本实用新型选择了成本较低的塑料作为盲沟排水管6的制作材料。

优选的实施方式为，应力释放圆4远离短短横缝主体1的一侧设置有限裂钢筋5。

在应力释放圆4上设置限裂钢筋5，可以保证应力释放圆4不会由于应力过大而被破坏，导致无法释放短横缝9内的应力。

需要指出的是，限裂钢筋5只是其中的一个实施方式，其不仅仅局限于限裂钢筋5，其还可以是其他行人，如在应力释放圆4上设置加强板等，其只要能够起到防止应力释放圆4被破坏，进而能够防止混凝土重力坝在短横缝9处产生裂缝即可。

优选的实施方式为，限裂钢筋5以短短横缝主体1为轴线对称设置。

将限裂钢筋5以短短横缝主体1为轴线对称设置，能够避免混凝土重力坝的应力在应力释放圆4上造成应力集中无法及时释放，进而对应力释放圆4造成破坏。

需要指出的是，限裂钢筋5不仅仅局限于以短短横缝主体1为轴线对称设置，其还可以是以应力释放圆4的圆心为中心均布，也就是说，其只要限裂钢筋5能够保证应力释放圆4的每一处的应力相同，尽量保证不会产生裂缝即可。

优选的实施方式为，限裂钢筋5通过双面焊接与应力释放圆4连接。

由于限裂钢筋5不需要进行拆卸，因此为保证限裂钢筋5能够给应力释放圆4以最大的应力保证，本实施例将限裂钢筋5通过双面焊接的方式焊接在应力释放圆4上。

优选的实施方式为，止水片包括金属止水片2和塑料止水片3；

金属止水片2设置在短短横缝主体1的上游方向；

塑料止水片3设置在短短横缝主体1的下游方向。

止水片可以设置金属止水片2和塑料止水片3，将金属止水片2设置在短横缝9在的上游，塑料止水片3设置在短短横缝主体1的下游。由于金属止水片2的强度大于塑料止水片3，在短短横缝主体1的上游渗入的水较多时，其受力较大，金属止水片2能够保证不会被水的渗透力度破坏，部分水绕过金属止水片2继续渗透时，渗透进来的水就会大幅度减少，进而使用塑料止水片3即可满足使用。

需要指出的是，止水片可以是金属止水片2和塑料止水片3，但其不仅仅局限于这两种形式，其还可以是其他材质制作的止水片，也就是说，其只要能够满足止水即可。

本实用新型还提供了一种设置有短横缝的混凝土重力坝，包括坝体7、全贯通横缝8和上述的混凝土重力坝的短横缝9；

多个全贯通横缝8沿坝体7的长度方向排列；

全贯通横缝8贯通坝体7的两侧；

短横缝9与全贯通横缝8间隔设置；

短横缝9铅直方向设置在坝体7上。

在混凝土重力坝的坝体7上游面或下游面的两条全贯通横缝8中间，设置一条铅直向分布短横缝9，用于消除或减小混凝土重力坝的坝体7上游或下游坝面温度徐变应力。

优选的实施方式为，短横缝9设置在坝体7靠近水流的一侧。

由于坝体7靠近水流的一侧的环境较为复杂，其应力变化较大较多，将短横缝9设置在坝体7靠近水流的一侧，可以有效的避免应力对混凝土重力坝的坝体7的应力影响。

优选的实施方式为，坝体7靠近水流的一侧设置有防渗面板10，用于防止水渗透到坝体7内。

在坝体7靠近水流的一侧设置防渗面板10，可以有效的阻止水流中的水向混凝土重力坝的坝体7中渗透，减少了坝体7的应力变化，避免了应力集中的出现，进而提高了坝体7的寿命。

现以百色水利枢纽碾压混凝土重力坝为例，坝体混凝土分为三个区：Ⅰ区为垫层准3级配常态混凝土CC-R2820MPa，厚1.5m，混凝土胶凝材料用量为218Kg；Ⅱ区为二级配碾压混凝土RCC-R2820MPa，厚8～2m，上游处是大坝防渗区，混凝土胶凝材料用量为200Kg,其中掺58％二级粉煤灰；Ⅲ区为准三级配碾压混凝土RCC-R2815MPa，是大坝主体混凝土区，混凝土胶凝材料用量为160Kg,其中掺63％二级粉煤灰。采用辉绿岩人工骨料，525号田东中热硅酸盐水泥。

我们先后计算了大坝分缝间距分别为60m、30m，月平均温度小于25℃的低温季节施工、全年施工方案。还计算了大坝分缝间距为27m、上游面中间设3m深短缝、低温季节施工方案，以及大坝分缝间距为22m、低温季节施工方案。如下表1：

表1百色水利枢纽混凝土重力坝分缝研究工况表

采用三维有限元浮动网络法进行仿真计算。软件计算过程皆可近似模拟、反映RCC薄层碾压进程、混凝土温升过程、热辐射温升、坝体上下游水位变化、坝体界面热交换、混凝土力学指标发展、温度场演变过程、徐变应力场演变过程等。计算结果输出大坝从施工到永久运用全过程混凝土温度场、徐变应力场，重要特征点的温度、应力～时间曲线。

各工况坝体高温区温度、最高温度、稳定温度计算结果汇总如下表2：

表2百色混凝土重力坝坝体高温区温度、最高温度、稳定温度

单位：℃

各工况施工期、运行期坝体上、下游面及侧面最大应力计算结果汇总如下表3：

表3百色混凝土重力坝施工、运行期坝体温度徐变拉应力最大值

单位：MPa

上表中x向为坝轴线方向，y向为顺水流方向，z向为铅垂线方向。

研究结果表明：

(1)百色RCC主坝选用中热水泥，主坝防渗区混凝土胶凝材料用量200Kg(其中掺58％粉煤灰)，主体混凝土区胶凝材料用量160Kg(其中掺63％粉煤灰)，坝体7出现的最高温度为36～41℃，具体数值与RCC的浇筑温度、浇筑强度、间歇层厚度及碾压间歇时间有直接关系。

(2)RCC主坝温度徐变大应力区，主要位于上游侧防渗区混凝土(即Ⅱ区2级配RCC-R18020MPa)内。这是因为防渗区混凝土水泥用量较高，在筑坝过程中混凝土温升达到37℃，而与之接触的库水温度极低(水面下45m往下即为恒温层，多年平均水温仅为14.5℃)，防渗区混凝土温差最大，因此温度徐变拉应力最高。

(3)主坝分缝间距大小，对主坝上游防渗区坝轴线方向的拉应力影响很敏感，对坝体7顺水流向的拉应力影响不敏感。

(4)RCC主坝选择30m左右分缝间距是比较适中的，可使坝体7温度徐变拉应力控制在混凝土允许值附近。

(5)在主坝上游面中间设置3m深短缝，能够明显降低防渗区混凝土坝轴线方向温度徐变拉应力，为减轻大坝混凝土施工降温压力创造条件。

(6)在主坝上游面中间设置3m深短缝后，低温季节(10～第二年4月)施工，混凝土浇筑温度不高于21℃，其中最低温时段(11月中旬～第二年3月上旬旬均气温低于20℃)按自然温度浇筑，大坝温度徐变应力能控制在规范允许值范围内。

(7)百色RCC主坝分缝间距为27～30m，上游坝面中间设置3m深短缝，低温季节(10～第二年4月)施工，其中最低温时段(11月中旬～第二年3月上旬，旬平均气温低于20℃)按自然温度浇筑，混凝土浇筑温度不高于21℃，主坝最高温升为37℃，主坝稳定温度为上游侧14.5℃、坝体7中间22℃、下游侧26℃，由此控制基础容许温差为10～21.5℃，与《混凝土重力坝设计规范》(SDJ21－78)要求的允许值ΔT＝14～19℃接近，数字上稍有所放宽，这主要得益于主坝采用中热水泥、大量掺用粉煤灰明显降低大坝温升，浇筑主坝时采取了2～6℃局部8℃的混凝土降温，及在主坝上游面中间设置3m深短缝以减小主坝本身约束应力等措施。计算分析表明大坝温度徐变应力能控制在规范允许值范围内。

本实用新型将混凝土重力坝的全贯通横缝8之间设置上短横缝9，通过短横缝9上的应力释放圆4能够将进一步降低上下游坝面在温度徐变荷载作用下产生的应力，提高混凝土的允许抗拉强度，进而提高混凝土重力坝的寿命；通过短横缝9的设置，既不影响坝体7的防渗可靠性和坝体7的整体性，也不会增加坝体7水平断裂的危险性，且不需要增加大量的成本，整个操作简单，成本较低。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种混凝土重力坝的短横缝，其特征在于，包括短横缝主体、应力释放圆和多个止水片；

所述短横缝主体内设置有柔性填料；

多个所述止水片与所述短横缝主体交叉设置，能够阻止所述短横缝主体漏水；

所述应力释放圆设置在所述短横缝主体的下游端。

2.根据权利要求1所述的混凝土重力坝的短横缝，其特征在于，所述应力释放圆内设置有盲沟排水管。

3.根据权利要求2所述的混凝土重力坝的短横缝，其特征在于，所述盲沟排水管为塑料管。

4.根据权利要求1所述的混凝土重力坝的短横缝，其特征在于，所述应力释放圆远离所述短横缝主体的一侧设置有限裂钢筋。

5.根据权利要求4所述的混凝土重力坝的短横缝，其特征在于，所述限裂钢筋以所述短横缝主体为轴线对称设置。

6.根据权利要求4所述的混凝土重力坝的短横缝，其特征在于，所述限裂钢筋通过双面焊接与所述应力释放圆连接。

7.根据权利要求1-6任一项所述的混凝土重力坝的短横缝，其特征在于，所述止水片包括金属止水片和塑料止水片；

所述金属止水片设置在所述短横缝主体的上游方向；

所述塑料止水片设置在所述短横缝主体的下游方向。

8.一种设置有短横缝的混凝土重力坝，其特征在于，包括坝体、全贯通横缝和权利要求1-7任一项所述的混凝土重力坝的短横缝；

多个所述全贯通横缝沿所述坝体的长度方向排列；

所述全贯通横缝贯通所述坝体的两侧；

所述短横缝与所述全贯通横缝间隔设置；

所述短横缝铅直方向设置在所述坝体上。

9.根据权利要求8所述的设置有短横缝的混凝土重力坝，其特征在于，所述短横缝设置在所述坝体靠近水流的一侧。

10.根据权利要求8或9所述的设置有短横缝的混凝土重力坝，其特征在于，所述坝体靠近水流的一侧设置有防渗面板，用于防止水渗透到所述坝体内。