一種混凝土面板堆石壩面板分縫結構及其施工方法
【專利摘要】本發明公開了一種混凝土面板堆石壩面板分縫結構及其施工方法，屬于水利工程【技術領域】，包括混凝土面板和混凝土趾板，所述混凝土趾板位于混凝土面板下邊緣，混凝土面板上設有若干沿混凝土面板縱向分布的分縫，分縫包括擠壓垂直縫和受拉垂直縫，擠壓垂直縫位于混凝土面板中段，受拉垂直縫位于混凝土面板兩端，其施工包括確定受壓區部位長度、確定縱向位移、計算分縫寬度、計算分縫條數和對分縫進行處理步驟。本技術方案對混凝土面板堆石壩上的面板分縫進行科學合理的計算，采用面板間分縫允許彈性形變寬度之和來適應大壩的縱向位移，以避免混凝土堆石壩防滲面板之間發生擠壓，達到了有效避免面板間擠壓破壞的效果。
【專利說明】一種混凝土面板堆石壩面板分縫結構及其施工方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于水利工程【技術領域】，涉及一種水利工程大壩的混凝土面板結構，尤其是涉及一種混凝土面板堆石壩面板分縫結構及其施工方法。
【背景技術】
[0002]在現代水利工程中筑壩成庫，混凝土面板堆石壩是最常用的攔河大壩型式之一，該種壩型迎水面為混凝土面板，混凝土面板后為堆石體，混凝土面板用于防滲擋水，堆石體用于承擔水壓力，因此，混凝土面板是該種壩型中的核心結構。然而，在國內外已建成的面板堆石壩工程運行期間發現，有多座工程的混凝土面板皆因面板間分縫不當，發生了面板間相互擠壓的情況，甚至導致面板損壞，造成了較大的經濟損失，且給工程的帶來了較大的安全隱患，這引起了水利工程界的重視。宄其原因，主要是對面板間分縫結構的重要性認識不清，對面板分縫僅是基于施工工藝方面的考慮，分縫的縫寬也未做專門要求和特殊處理，當大壩兩岸沿壩軸線發生位移(以下稱縱向位移)時，面板間即會受到擠壓力作用，當該位移值達到一定程度，混凝土面板內的應力超過混凝土的強度時，混凝土面板就會產生擠壓破壞。
【發明內容】
[0003]為了解決上述問題，本發明提供了一種混凝土面板堆石壩面板分縫結構及其施工方法，從而達到避免面板遭擠壓破壞的效果。
[0004]本發明是通過如下技術方案予以實現的。
[0005]一種混凝土面板堆石壩面板分縫結構，包括混凝土面板和混凝土趾板，所述混凝土趾板位于混凝土面板下邊緣，所述混凝土面板上設有若干沿混凝土面板縱向分布的分縫，所述分縫包括擠壓垂直縫和受拉垂直縫，所述擠壓垂直縫位于混凝土面板中段，擠壓垂直縫內設有彈性止水材料，所述受拉垂直縫位于混凝土面板兩端。
[0006]一種混凝土面板堆石壩面板分縫施工方法，包括如下步驟:
[0007](I)確定受壓區部位長度L。采用工程類比法或三維應力變形分析法分析混凝土面板的工作狀態，壓應力區域N的長度即是面板受壓區部位長度L ;
[0008](2)確定壩體縱向位移B。采用工程類比法或三維應力變形分析法分析大壩沿軸線方向的縱向位移B ;
[0009](3)計算分縫寬度b。由于要在縫中設彈性止水材料，分縫寬度b為所選彈性止水材料壓縮到極限的寬度k與其壓縮后允許變形的寬度b i之和；
[0010](4)計算分縫條數η。為滿足防擠壓條件，彈性止水材料允許變形的寬度bi之和大于壩體縱向位移B，由此可得到分縫條數η的最小取值；同時，為滿足面板混凝土滑模施工條件，面板分塊寬度S = L/η-Ι，由此即可確定合適的分縫條數η ;
[0011](5)對分縫進行處理。向分縫內填充彈性止水材料，并按面板壩常規防滲方法對分縫進行防滲處理。
[0012]進一步的，所述步驟(3)中分縫寬度b取值在5?60mm之間。
[0013]進一步的，所述步驟(4)中分縫之間的間距S取值為10?18m。
[0014]本發明的有益效果是:
[0015]本發明所述的一種混凝土面板堆石壩面板分縫結構及其施工方法，通過對混凝土面板堆石壩上的面板分縫進行科學合理的計算，采用面板間分縫允許彈性形變寬度之和來適應大壩的縱向位移，以避免混凝土堆石壩防滲面板之間發生擠壓，達到了有效避免面板間擠壓破壞的效果，提高了混凝土堆石壩防滲面板的安全性能，節省了大壩運行與維修成本；同時本技術方案具有充分的理論依據，通過簡單計算和施工控制即可實現，具有結構簡單、經濟和便于施工的優點。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0016]圖1為本發明的結構示意圖；
[0017]圖2為圖1中1-1的截面結構示意圖；
[0018]圖3為圖2中A處的結構示意圖。
[0019]圖中:1-混凝土面板，2-混凝土趾板，3-擠壓垂直縫，301-彈性止水材料，4_受拉垂直縫。
【具體實施方式】
[0020]下面結合附圖進一步描述本發明的技術方案，但要求保護的范圍并不局限于所述。
[0021]如圖1、圖2、圖3所示，混凝土面板I按其工作狀態分為受拉區M和受壓區N，受拉區M部位分布在混凝土面板I左右兩端，受壓區N部位分布在混凝土面板I中部區域。
[0022]本發明所述的一種混凝土面板堆石壩面板分縫結構，包括混凝土面板I和混凝土趾板2，所述混凝土趾板2位于混凝土面板I下邊緣及兩側邊緣，所述混凝土面板I上設有若干沿混凝土面板I縱向分布的分縫，所述分縫包括擠壓垂直縫3和受拉垂直縫4，所述擠壓垂直縫3位于混凝土面板I中段，擠壓垂直縫3內設有彈性止水材料301，所述受拉垂直縫4位于混凝土面板I兩端。
[0023]本技術方案中的一種混凝土面板堆石壩面板分縫施工方法，是在混凝土面板I受壓區N設置分縫時預留相應的縫寬，使所有縫寬之和大于大壩縱向位移，以避免面板縫間發生擠壓，從而預防面板間擠壓破壞的發生。
[0024]實施例
[0025]一種混凝土面板堆石壩面板分縫施工方法，包括確定受壓區部位長度、確定縱向位移、計算分縫寬度、計算分縫條數和對分縫進行處理步驟，具體如下:
[0026](I)確定受壓區部位長度L。采用工程類比法或三維應力變形分析法分析混凝土面板的工作狀態，壓應力區域N的長度即為受壓區部位長度L ;
[0027](2)確定壩體縱向位移B。采用工程類比法或三維應力變形分析法分析大壩沿軸線方向的縱向位移B。
[0028](3)計算分縫寬度b。為便于施工，縫寬不能太小，也不能太大，最小縫寬度取為5mm，最大縫寬60mm，以便在縫中設彈性材料以及對縫上進行防滲處理。即分縫寬度b取值范圍為5?60mm。縫寬b的具體定義式為:
[0029]b = bg+b! (公式 I)
[0030]式中:
[0031]b——分縫寬度(mm)；
[0032]b0--彈性材料壓縮到極限的寬度(mm);
[0033]Id1—一彈性材料壓縮后允許變形的寬度(mm)。
[0034](4)計算分縫條數η。為滿足防擠壓條件，分縫寬度應滿足下式的要求，即:
[0035]n (b-b0) >8或1^131>8 (公式 2)
[0036]式中:
[0037]η一一擠壓縫分縫條數；
[0038]B--現體縱向位移(nun)。
[0039]同時為滿足面板混凝土滑模施工條件，面板分塊寬度S取為10?18m，面板分塊寬度S應滿足下式的要求，即:
[0040]S = L/η-Ι(公式 3)
[0041]式中:
[0042]S一一混凝土面板擠壓區分塊寬度(m);
[0043]L--面板受壓區長度(m)。
[0044]利用上述(公式I)、(公式2)和(公式3)即可確定合適的分縫條數η。
[0045](5)對分縫進行處理。向分縫內填充高壓縮性填料，并按面板壩常規防滲方法對分縫進行防滲處理。
[0046]壩體縱向位移方向相反時，利用上述步驟重復相反方向的設計和施工即可。
[0047]本發明的實施方式不限于上述實施例，在不脫離本發明宗旨的前提下做出的各種變化均屬于本發明的保護范圍之內。
【權利要求】
1.一種混凝土面板堆石壩面板分縫結構，包括混凝土面板(1)和混凝土趾板(2)，所述混凝土趾板(2)位于混凝土面板(1)下邊緣及兩側邊緣，所述混凝土面板(1)上設有若干沿混凝土面板(1)縱向分布的分縫，其特征在于:所述分縫包括擠壓垂直縫(3)和受拉垂直縫(4)，所述擠壓垂直縫(3)位于混凝土面板(1)中段，擠壓垂直縫(3)內設有彈性止水材料(301)，所述受拉垂直縫(4)位于混凝土面板(1)兩端。
2.一種混凝土面板堆石壩面板分縫施工方法，其特征在于，包括如下步驟: (1)確定受壓區部位長度L。采用工程類比法或三維應力變形分析法分析混凝土面板的工作狀態，壓應力區域N的長度即是面板受壓區部位長度L ; (2)確定壩體縱向位移B。采用工程類比法或三維應力變形分析法分析大壩沿軸線方向的縱向位移B ; (3)計算分縫寬度b。由于要在縫中設彈性止水材料，分縫寬度b為所選彈性止水材料壓縮到極限的寬度k與其壓縮后允許變形的寬度b i之和； (4)計算分縫條數η。為滿足防擠壓條件，彈性止水材料允許變形的寬度匕之和大于壩體縱向位移B，由此可得到分縫條數η的最小取值；同時，為滿足面板混凝土滑模施工條件，面板分塊寬度S = L/η-Ι，由此即可確定合適的分縫條數η ; (5)對分縫進行處理。向分縫內填充彈性止水材料，并按面板壩常規防滲方法對分縫進行防滲處理。
3.根據權利要求2所述的一種混凝土面板堆石壩面板分縫施工方法，其特征在于:所述步驟⑶中分縫寬度b取值在5?60mm之間。
4.根據權利要求2所述的一種混凝土面板堆石壩面板分縫施工方法，其特征在于:所述步驟⑷中分縫之間的間距S取值為10?18m。
【文檔編號】E02B3/16GK104480903SQ201410763722
【公開日】2015年4月1日 申請日期:2014年12月12日 優先權日:2014年12月12日
【發明者】湛正剛, 張合作, 程瑞林, 慕洪友, 蔡大詠, 史鵬飛 申請人:中國電建集團貴陽勘測設計研究院有限公司