沙门渡槽裂缝成因及处理方案

沙门渡槽裂缝成因及处理方案中国论文网US ve!],uDM],iO
陈　雯　李　敏　韩　峰中国论文网5d$Ey%t EP
浙江省水利水电勘测设计院　浙江杭州　310002中国论文网)l?u0V%E
摘　要：根据沙门渡槽工程裂缝检测结果，从自然环境、工程建设标准、施工条件和主要结构部位等方面，讨论裂缝形成原因，并提出裂缝
#e \(N^r0Oz0处理方案中国论文网1L*G2j,~ U-_*W
关键词：矩形渡槽；裂缝；支座中国论文网/ytR_g"x
工程概况中国论文网"L6X1kWJ9i
沙门渡槽是赵山渡引水工程输水渠系北干渠上的渠系建筑物之一，中国论文网 Y C6T"Z1]'\Z
位于娄园隧洞和乌岩脚隧洞之间。沙门渡槽属于输水渠系，为2级建筑中国论文网FO:IGML
物，设计流量为23.40m3/s。沙门渡槽共有15个槽段，每个槽段顺水流
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x2C*e4s0方向长36m，为不等跨双悬臂结构，两侧悬臂均长8.00m，槽身材料为中国论文网,t%q3pj }0Sl3ukm
250#钢筋砼。渡槽槽身垂直水流方向为薄壁矩形箱式结构，截面尺寸为中国论文网Za6\e%x
5.20m×4.00m（总宽×总高），侧墙、底板厚度为0.30m，顶板厚度为
o0R7HK]c00.20m，底板顶高程高出侧墙底高程0.60。渡槽内侧顶板与侧墙交界处设中国论文网7X;{D%rDd,c'M
0.20m×0.20m的贴脚，渡槽内部底板与侧墙交界处设0.25m×0.25m的贴中国论文网9B5KY&InQ s
脚。渡槽外侧侧墙底部宽0.60m，与底板交界处设0.30m×0.30m的贴脚。
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b2z01　裂缝分布
_1zxa.c6F/W5]0沙门渡槽从2000年投入运行以来，至今已有10余年，近几年来槽身
.tgy%s'ZV0侧墙及底板陆续出现细小裂缝。2010年12月21日，对沙门渡槽的专项检中国论文网6I9S7Z!p5l
查中，发现了261条代表性裂缝，裂缝总长470.8m
&mW:D5`0b0沙门渡槽槽身出现的细小裂缝主要位于底板和侧墙。底板的细小裂
vTKkr5jZ0缝主要位于渡槽顺水流方向的跨中位置，大部分位于底板的右侧支座处中国论文网^UZ4nZ/c
（部分位于底板左侧支座处），走向为垂直水流方向。侧墙的细小裂缝主中国论文网c.Lr}F?BW
要位于渡槽顺水流方向的支座位置，大部分位于侧墙的中部，走向为垂中国论文网9tz'NQx qG
直水流方向。

rhg#KS$q#VT02　结构复核中国论文网9@xwpz PE,{5JB
渡槽计算按双悬臂梁理论，根据现行规范对渡槽进行正截面受弯承中国论文网SkrO-yp
载力、斜截面受剪承载力、正截面抗裂、正截面裂缝宽度控制进行复核
gEU(}4E#xA%d0计算。中国论文网CoGY,G
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纵向结构复核中，除支座处的正截面抗裂外，沙门渡槽槽身纵向结
z8e? P7~|5V0构的正截面承载力、斜截面承载力、正截面抗裂、挠度均满足规范《水中国论文网bR%\)W\:\X?
工钢筋混凝土结构设计规范》（SL191-2008）要求；支座正截面裂缝宽度
'i(|0D-S.c$FM1y0控制满足《水工混凝土结构设计规范》（SL191-2008）要求。中国论文网O6rC3m,|'l*\1^?
横向结构复核中，除了加大水深工况下的底板跨中正截面承载力，中国论文网*yO4qG-Z
设计水深工况下的顶板跨中、底板跨中正截面承载力，设计水深工况下中国论文网%gh?_.~G
的底板跨中抗裂外，其余部位正截面承载力、斜截面承载力、抗裂均满中国论文网 ?uj'|)N8D'g
足现行规范《水工钢筋混凝土结构设计规范》（SL191-2008）的要求；底中国论文网 NzF.b
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板跨中的正截面裂缝宽度控制验算能满足现行规范《水工钢筋混凝土结
Rj;` `5^[%n6v0构设计规范》（SL191-2008）的要求。中国论文网sw-Vkh C K3V2N\1X!`.T
3　裂缝成因分析中国论文网{*|'H G0x p;Q2\
根据相关文献，从自然环境、工程建设标准、施工条件和主要结构
${ Z.grd0部位等方面，讨论裂缝形成原因。中国论文网z[6?KDm.Z/[(a
3.1自然环境中国论文网%LT#b*w(I7Yt
混凝土槽身表面常年遭受自然状态下的曝晒、雨淋，流水的冲刷，
|i,]^@;H0水位升降的干湿交替，使得槽身处在一种恶劣的使用环境中。由于长期
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j0在露天、水位变化较大的情况下工作，混凝土受温度变化的影响，热胀中国论文网x(p:Q4kI&i
冷缩必定会产生一定的收缩和温度变形。
ajs6_%OhW]03.2建设标准低及施工技术方法不完善
Ay!w$~w[ P~:e8S\j0受社会历史条件和经济条件的制约，建设工程建设标准比较低，对
'P4H]b4Wx'l@'d0深梁结构配筋要求偏少。施工技术方面，施工时底模支撑不牢固，施工
'p$m+y$zGl(N_2i0缝隙的处理技术不合理或者不适当，施工时振捣不密实，混凝土出现离中国论文网Ec)^/H+^H
析，左右的混凝土不均匀等原因，留下日后开裂的隐患，故施工技术欠中国论文网jcg`B*t|1s
合理是槽身裂缝的原因之一。
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eR ~4F D:p0Q03.3渡槽主要结构部位的裂缝
-k?|l7Eh0现根据结构复核和有限元计算成果，沙门渡槽裂缝不同部位产生的中国论文网}1Oki?J8e_/RO+}
原因如下：纵向结构的底板跨中的细裂缝（垂直水流方向）主要是由于中国论文网A$f;E;jF1Z)Z9i@
橡胶支座老化而导致的支座摩擦力加大引起；侧墙支座的上部细裂缝
0L;|4RS2wV4q!QmY0（垂直水流方向）主要由于沙门渡槽纵向结构的支座抗裂不满足要求引
k4o%TQ;F)se*|0起；侧墙支座处的斜裂缝主要由于支座斜裂缝不满足要求引起（按深梁中国论文网puV1p:Q
结构）。
:QC5lv6a0UU0发现裂缝后，运行和管理单位对沙门渡槽现有的细裂缝进行补强加
/P8l5tG!Y"N5Q/@0固处理，同时，对沙门渡槽加强巡视观测，一旦发现新的裂缝或原有裂
7H,y MYztu0缝有发展趋势，应及时上报并进行处理。
1JX5W&Grc04　裂缝处理方案中国论文网/f.qx&oqS
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根据裂缝成因分析和有限元计算，渡槽裂缝的主要原因是开裂部位
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|1c,z_0的应力超过构件本身所承受的应力。因此，裂缝处理方案可分为两种，中国论文网0l)gu
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一是减轻荷载，降低应力水平；二是混凝土补强，提高结构承载能力。
1FO8rTI5ME0本工程中，沙门渡槽向温州、瑞安、平阳等市县提供城镇居民生活用水
P4^-ew5^ v0和工农业用水，年供水总量7.3亿m3，其中生活及工业供水6.53亿m3、
&f)NZUx-@m0农业供水0.77亿m3，改善农田灌溉98.63万亩，工程任务繁重，对当地社中国论文网r&PE*c6H.G5SU }
会的生活、生产有较大影响。因此减轻荷载方案很难实施。中国论文网`(Df Y s,K#q
混凝土结构补强方案有两种方式，分别是采用碳纤维布材料进行补中国论文网1`7~m/TL{nD e
强和增设支座。
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d-k.m01）碳纤维布补强方案：碳纤维布加固技术是采用高性能粘结剂将碳中国论文网jH#v0yr R6r*p
纤维布粘结于混凝土构件表而，使之形成具有整体性的复合截面，共同中国论文网.|/S @zSGK u
受力，变形协调，以提高结构的承载力。它的优点强度高，与混凝土构
9y"b&~3i;g9uJ0件粘结性能好，对现有构件结构影响小；重量轻；可塑性好，可用于曲
Q rH0A,d6A0面和不规则形状构件；造价低、施工简便、工期短；耐久性和耐腐蚀性

G/}x|?$w[e#u0较好，与聚脲等复合材料结合使用可达到较好的抗冲磨性能。中国论文网E5C$h[g0i){H
2）增设支座方案：通过在跨中和悬臂端增设支座，改善结构受力条
4QkpCA^/E)I0件，降低跨中和原支座应力集中部位的应力水平。支座基础可采用钢筋
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R6?0混凝土灌注桩和墩帽，并加一定的顶托。中国论文网nDn}SlD5}
方案一对现状结构影响小，工期短，投资省，但碳纤维布需长期浸
;c'N`1hC}T8HL0泡在水中对其影响不利，可靠性不高。方案二直接改善了渡槽结构受力，中国论文网6@
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降低应力集中，可靠性高，但投资相对较大。对这两个方案进行经济技中国论文网J-E Y.sUTH:Q+z
术比较，最后推荐方案二。
*K.lNw#\(`5IR02012年4月，沙门渡槽实施了增加支座方案，并对槽身实施了顶托，中国论文网/s&w q;hg"V v9B
跨中位移1mm，顶托力660kN。中国论文网5nR(S:dyKyD8L7^$q*Qi
5　结论
-FsA;Knt[T0根据沙门渡槽裂缝分布特点，从自然环境、工程建设标准、施工条中国论文网s/mF9Yl:A ~ L @
件、结构受力等方而分析裂缝成因，并提出增设支座的处理方案。该方中国论文网.v^j9E0C g*{c7}
案已实施，效果良好。
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]`0参考文献：
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作者简介：陈雯，硕士，工程师