專利名稱：閘墩牛腿預(yù)應(yīng)力無損補強結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及水利工程中溢洪道、泄洪洞的閘門結(jié)構(gòu)，特別是對原扇形配筋不足或閘門支座抗剪切能力低，而進行的一種閘墩牛腿預(yù)應(yīng)力無損補強結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
參見圖1，對于一些常規(guī)的弧形閘門結(jié)構(gòu)，主要包括弧形閘門5，閘墩8及與閘門支座7鉸接在一起的牛腿1，而閘門支座7是將閘門所承受的水壓力傳至閘墩的一個關(guān)鍵性構(gòu)件，它的可靠性直接關(guān)系到泄水建筑物能否安全運行。對于一些老的泄水建筑物而言，由于對牛腿配筋所據(jù)設(shè)計規(guī)范的變更，閘門支座原設(shè)計扇形鋼筋不能滿足現(xiàn)行規(guī)范的要求，因此需要進行修補加固。
常規(guī)條件下，一般采用補強加固的方法有粘貼鋼板、粘貼碳纖維布(片)、增加配筋或增大斷面等，但由于該部位鋼筋密集，施工很困難。故在不破壞閘門支座及扇形鋼筋的條件下，必須尋求一種新的途徑。
新型內(nèi)容本實用新型的目的在于提供一種在不破壞原結(jié)構(gòu)整體性的前提下，采用預(yù)應(yīng)力錨索補強加固結(jié)構(gòu)與常規(guī)結(jié)構(gòu)相結(jié)合，以形成增加閘門支座抗剪切能力的閘墩牛腿預(yù)應(yīng)力無損補強結(jié)構(gòu)。
本實用新型的目的還在于提供一種具有高強度、低松弛鋼絞線，且用量少，占據(jù)空間小，施工簡便的閘墩牛腿預(yù)應(yīng)力無損補強結(jié)構(gòu)。
本實用新型的目的是這樣實現(xiàn)的一種閘墩牛腿預(yù)應(yīng)力無損補強結(jié)構(gòu)，包括常規(guī)弧形閘門支承結(jié)構(gòu)弧形閘門、閘墩及與閘門支座鉸接在一起的牛腿，牛腿上游側(cè)閘墩內(nèi)部的扇形鋼筋；其特征在于該補強結(jié)構(gòu)是在常規(guī)弧形閘門支承結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上新增一預(yù)應(yīng)力體系，主要包括一承壓鋼梁，支撐在牛腿背后，并位于弧形閘門推力方向相垂直的一端；一預(yù)應(yīng)力錨索，置于牛腿兩側(cè)，并沿弧形閘門推力方向?qū)ΨQ布置，其上游錨固端埋設(shè)在閘墩內(nèi)部，下游張拉端作用在承壓鋼梁上。
其中上游錨固端為拉、壓混合型錨固結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)由擠壓錨頭、承壓鋼墊板、包圍在預(yù)應(yīng)力錨索周圍的8×Φ8鋼筋、及預(yù)應(yīng)力錨索外面與粘膠脫開的隔離層構(gòu)成，下游張拉端穿過承壓鋼梁上的預(yù)留孔，并通過夾片錨頭被固定在承壓鋼梁上，該承壓鋼梁為組合式槽鋼結(jié)構(gòu)；上述上游錨固端斜插入閘墩內(nèi)部，其轉(zhuǎn)角部位的曲率半徑R＞aΦ，是指鋼墊板作為轉(zhuǎn)角部位與混凝土之間的承壓墊板，其曲率半徑R大于300mm；a對于光滑管道數(shù)值為20；對于波紋管道數(shù)值為40；Φ0為預(yù)應(yīng)力錨索的公稱直徑mm；另上述承壓鋼梁下游側(cè)的閘墩上裝有錨固螺栓，該錨固螺栓與承壓鋼梁焊接固定。
由于采用預(yù)應(yīng)力錨索的加固方法，故本實用新型具有以下優(yōu)點簡化了預(yù)應(yīng)力錨索的布置，減小了摩擦阻力損失；施工工藝簡便，預(yù)應(yīng)力錨索與閘墩混凝土通過聚合物砂漿粘結(jié)在一起，不影響原結(jié)構(gòu)的整體性，提高了原結(jié)構(gòu)的耐久性；達到受力均勻，補強加固思路清晰，除補足受力筋外，尚增加了閘門支座的抗剪切能力；由于采用了高強度、低松弛鋼絞線，故用量少，占據(jù)空間小，施工簡便；該補強加固方法在國內(nèi)外的工程應(yīng)用中尚屬先例。


圖1為已有弧形閘門的立體結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3為圖2中上游錨固端的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4為圖3中的A-A剖視圖。
圖5為錨索轉(zhuǎn)角部位的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
為對本實用新型有更進一步的了解和認識，現(xiàn)結(jié)合附圖和具體實施例，作如下說明；參見圖1-2，一種閘墩牛腿預(yù)應(yīng)力無損補強結(jié)構(gòu)，包括常規(guī)弧形閘門支承結(jié)構(gòu)弧形閘門5，閘墩8及與閘門支座7鉸接在一起的牛腿1，該牛腿1上游側(cè)閘墩8內(nèi)部設(shè)有扇形鋼筋，該補強結(jié)構(gòu)是在常規(guī)弧形閘門支承結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上新增一預(yù)應(yīng)力體系，主要包括一承壓鋼梁2，支撐在牛腿1背后，并位于弧形閘門5推力F方向相垂直的一端，該承壓鋼梁2為組合式槽鋼結(jié)構(gòu)；一預(yù)應(yīng)力錨索3，置于牛腿1兩側(cè)，并沿弧形閘門5推力方向?qū)ΨQ布置，其上游錨固端4埋設(shè)在閘墩8內(nèi)部，下游張拉端通過夾片錨頭6支承在承壓鋼梁2上，可平衡部分弧門推力對牛腿1的剪切力。
參見圖3-4，該預(yù)應(yīng)力錨索3的上游錨固端4為拉、壓混合型錨固結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)由擠壓錨頭41、承壓鋼墊板42、包圍在預(yù)應(yīng)力錨索3周圍8×Φ8的鋼筋44、及預(yù)應(yīng)力錨索3外面與粘膠脫開的隔離層43構(gòu)成。由于在承壓鋼墊板42上焊有8×Φ8鋼筋44，故大大改善了錨固區(qū)的應(yīng)力狀態(tài)，又由于鋼筋的倒刺作用，則顯著地增加了錨固力。
參見圖2所示、下游張拉端穿過承壓鋼梁2上的預(yù)留孔(圖中未示)，通過夾片錨頭6被固定在承壓鋼梁2上，其上施加的載荷正好與弧形閘門推力F方向相反。該下游張拉端的位置選在牛腿1背后，并通過承壓鋼梁2支撐在牛腿1下游側(cè)，可充分發(fā)揮預(yù)應(yīng)力的強度作用，除補足受力筋外，尚增加了閘門支座7的抗剪切能力。
這種施加預(yù)應(yīng)力的加固方法要求錨固端結(jié)構(gòu)必須安全可靠，因此承壓鋼梁2必須通過局部抗彎、抗剪和局部承壓驗算后才能確定其截面尺寸。
值得注意的是為防止張拉過程中承壓鋼梁2傾覆，故在承壓鋼梁2下游側(cè)的閘墩8上安裝有錨固螺栓(圖中未示)，該錨固螺栓與承壓鋼梁2進行焊接固定。
參見圖5，施工時，將預(yù)應(yīng)力錨索3的上游錨固端4斜插入閘墩8內(nèi)部，并通過轉(zhuǎn)角變換方向與弧形閘門推力方向相一致，再施加預(yù)應(yīng)力，待張拉完成后，將整個預(yù)應(yīng)力錨索3通過預(yù)先開挖的溝槽埋入閘墩8內(nèi)部，再填聚合物砂漿，嵌填壓實抹平即可。
上述預(yù)應(yīng)力錨索3的曲率半徑R＞aΦ0，其抗拉強度降低值小于5％。其中，a為經(jīng)驗系數(shù)，對光滑管道a＝20；對波紋管道a＝40；Φ0為預(yù)應(yīng)力錨索3的公稱直徑mm。實施時，采用鋼墊板51作為轉(zhuǎn)角部位與混凝土之間的承壓墊塊，只需該部位的曲率半徑R大于300mm即可，為此在該部位預(yù)應(yīng)力錨索3所產(chǎn)生的預(yù)應(yīng)力會安全地傳遞給閘墩混凝土內(nèi)。
綜上所述，由于預(yù)應(yīng)力筋采用高強、低松弛鋼絞線，故強度高，用量少，占據(jù)空間小，施工簡便，基本上不破壞原支承結(jié)構(gòu)的整體性，而且對現(xiàn)有的溢洪道及泄洪洞不僅進行了修補加固，消除了安全隱患，而且提高了水庫的安全系數(shù)，對保護水庫下游人民生命和財產(chǎn)的安全，具有重要的作用。同時，溢洪道、泄洪洞閘門可正常擋水、蓄水，增加水資源的有效調(diào)蓄，為提供寶貴的水源，周圍的生態(tài)環(huán)境也得到改善。
權(quán)利要求1.一種閘墩牛腿預(yù)應(yīng)力無損補強結(jié)構(gòu)，包括常規(guī)弧形閘門支承結(jié)構(gòu)弧形閘門、閘墩及與閘門支座鉸接在一起的牛腿，牛腿上游側(cè)閘墩內(nèi)部的扇形鋼筋；其特征在于該補強結(jié)構(gòu)是在常規(guī)弧形閘門支承結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上新增一預(yù)應(yīng)力體系，主要包括一承壓鋼梁，支撐在牛腿背后，并位于弧形閘門推力方向相垂直的一端；一預(yù)應(yīng)力錨索，置于牛腿兩側(cè)，并沿弧形閘門推力方向?qū)ΨQ布置，其上游錨固端埋設(shè)在閘墩內(nèi)部，下游張拉端作用在承壓鋼梁上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述閘墩牛腿預(yù)應(yīng)力無損補強結(jié)構(gòu)，其特征在于上述上游錨固端為拉、壓混合型錨固結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)由擠壓錨頭、承壓鋼墊板、包圍在預(yù)應(yīng)力錨索周圍的8×Φ8鋼筋、及預(yù)應(yīng)力錨索外面與粘膠脫開的隔離層構(gòu)成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述閘墩牛腿預(yù)應(yīng)力無損補強結(jié)構(gòu)，其特征在于上述下游張拉端穿過承壓鋼梁上的預(yù)留孔，并通過夾片錨頭被固定在承壓鋼梁上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述閘墩牛腿預(yù)應(yīng)力無損補強結(jié)構(gòu)，其特征在于上述承壓鋼梁為組合式槽鋼結(jié)構(gòu)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述閘墩牛腿預(yù)應(yīng)力無損補強結(jié)構(gòu)，其特征在于上述上游錨固端斜插入閘墩內(nèi)部，其轉(zhuǎn)角部位的曲率半徑R＞aΦ。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述閘墩牛腿預(yù)應(yīng)力無損補強結(jié)構(gòu)，其特征在于上述轉(zhuǎn)角部位的曲率半徑R＞aΦ0，是指鋼墊板作為轉(zhuǎn)角部位與混凝土之間的承壓墊板，其曲率半徑R大于300mm。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述閘墩牛腿預(yù)應(yīng)力無損補強結(jié)構(gòu)，其特征在于上述a對于光滑管道數(shù)值為20；對于波紋管道數(shù)值為40；Φ0為預(yù)應(yīng)力錨索的公稱直徑mm。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述閘墩牛腿預(yù)應(yīng)力無損補強結(jié)構(gòu)，其特征在于上述承壓鋼梁下游側(cè)的閘墩上裝有錨固螺栓，該錨固螺栓與承壓鋼梁焊接固定。
專利摘要一種閘墩牛腿預(yù)應(yīng)力無損補強結(jié)構(gòu)，包括常規(guī)的弧形閘門支承結(jié)構(gòu)弧形閘門、閘墩及與閘門支座鉸接在一起的牛腿，牛腿的上游側(cè)閘墩內(nèi)部設(shè)有扇形鋼筋，該補強結(jié)構(gòu)是在常規(guī)弧形閘門支承結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上新增一預(yù)應(yīng)力體系一承壓鋼梁支撐在牛腿背后，將預(yù)應(yīng)力錨索產(chǎn)生的預(yù)應(yīng)力傳遞到牛腿、一預(yù)應(yīng)力錨索沿弧形閘門推力方向在牛腿兩側(cè)對稱布置，其上游錨固端埋設(shè)在閘墩內(nèi)部，下游張拉端作用在承壓鋼梁上。該補強結(jié)構(gòu)能夠達到加固弧形閘門支承結(jié)構(gòu)的目的，除補足受力筋外，尚增加了閘門支座的抗剪切能力，而且不破壞原弧門支座、閘墩的整體性。
文檔編號E02B7/20GK2913453SQ20062012470
公開日2007年6月20日 申請日期2006年6月30日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月30日
發(fā)明者魏陸宏, 張家宏, 孫志恒, 劉致彬, 歐陽建, 葛會志, 孫為, 薛文政 申請人:北京中水科海利工程技術(shù)有限公司, 北京市水利規(guī)劃設(shè)計研究院