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
:VDt$wc@'oMt0陈　雯　李　敏　韩　峰
zzh4h*WpQ'lk0浙江省水利水电勘测设计院　浙江杭州　310002中国论文网/G2}8V3b O1^BG
摘　要：根据沙门渡槽工程裂缝检测结果，从自然环境、工程建设标准、施工条件和主要结构部位等方面，讨论裂缝形成原因，并提出裂缝中国论文网,u#Sj;{M[3u XKp7IZ
处理方案中国论文网Ddb$Ao
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关键词：矩形渡槽；裂缝；支座
)j"KCz/[0工程概况
0x{*K2nE.CY0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，
Kl]0y:wA6J0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't/\n"G/|
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
Pvb7C O ls'g`3BI0M0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
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|{1Q5[ mMp Q;X0250#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
m*W\6|S#r05.20m×4.00m（总宽×总高），侧墙、底板厚度为0.30m，顶板厚度为中国论文网+W H+B n0~
0.20m，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4P
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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

KH(Z \$D8uA0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。中国论文网3P _z2KB iK
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1　裂缝分布
C ia\ ^][ ]p+pY0沙门渡槽从2000年投入运行以来，至今已有10余年，近几年来槽身中国论文网Z!F&G Sy?
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
.M!Zn8fSo D0查中，发现了261条代表性裂缝，裂缝总长470.8m中国论文网8xWK@%cp`
沙门渡槽槽身出现的细小裂缝主要位于底板和侧墙。底板的细小裂中国论文网M`L'\wVa0H
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
x#R)uWe6O7P.d#m0（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&JZEoIFrwd6Wx w
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HC"RLW m1ye
直水流方向。
7]F9hQ!\IVfHl02　结构复核中国论文网-Or'd){w/iB8[7DW
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
dDs.\4V-z7i0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
9LR}1\`n-D9T{0计算。中国论文网{"W~'goy6^uivR_
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
6R4|m1T'k0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
j$WS/f*V1\0工钢筋混凝土结构设计规范》（SL191-2008）要求；支座正截面裂缝宽度
&yc9c/B3a0控制满足《水工混凝土结构设计规范》（SL191-2008）要求。
8[(O ^]M,Z0横向结构复核中，除了加大水深工况下的底板跨中正截面承载力，
t6f^+Fts#Dz+~0设计水深工况下的顶板跨中、底板跨中正截面承载力，设计水深工况下中国论文网.p*tU'Ys0ujZb,YT
的底板跨中抗裂外，其余部位正截面承载力、斜截面承载力、抗裂均满中国论文网9g4ypq hJ"Nl
足现行规范《水工钢筋混凝土结构设计规范》（SL191-2008）的要求；底中国论文网$T{ytiI4tQwK
板跨中的正截面裂缝宽度控制验算能满足现行规范《水工钢筋混凝土结中国论文网0\g;yj~jl
构设计规范》（SL191-2008）的要求。中国论文网A pqw LHp DQN
3　裂缝成因分析中国论文网
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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中国论文网qjX|F;Jz
部位等方面，讨论裂缝形成原因。中国论文网0H)w6^C R#f4G Q/Ad HR
3.1自然环境中国论文网+M Wut;~z_a{5Y
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，中国论文网 Coi;l#_Z o
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
BbW%YS?+oN-\t0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5l3t"hhH0Ze
冷缩必定会产生一定的收缩和温度变形。中国论文网-_DivZ(C#k
3.2建设标准低及施工技术方法不完善
!HNsr#t0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，对中国论文网W Vd&J5~\
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，施工中国论文网5L5g&C1GW9X C
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Q6h#{X*X;o+e1PF
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
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vk,fD%UK0合理是槽身裂缝的原因之一。中国论文网9ZC9~7Fuy1_V6c
3.3渡槽主要结构部位的裂缝
L?J Tx)e0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
n,isky3_6c? cy0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hS.u NN4d
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
_cPklZ-]#K0（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
'^@5U'G3|T:ve6S3~0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q-w})Tm5^
结构）。
M%w w0?.W0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中国论文网Q7^%M]J
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中国论文网n&Rm
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缝有发展趋势，应及时上报并进行处理。
GGCt d,b ko RN04　裂缝处理方案
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J.PO5ss,V0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中国论文网WM)q9K b7\%^kQ:X
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，
eS6XCA!|N2AB0一是减轻荷载，降低应力水平；二是混凝土补强，提高结构承载能力。中国论文网} vc
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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
wo!bA.|0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、中国论文网\y5I|5S K9X
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I|vyl
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0C z(\G0}.Z
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
YY i%]:lz#Ja0强和增设支座。
)BJ&O~"}01）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
!B%} yE0s uK0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
4kx5Z#X\ `2{&OPU0受力，变形协调，以提高结构的承载力。它的优点强度高，与混凝土构中国论文网(K&Z7^N-XE;|
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件粘结性能好，对现有构件结构影响小；重量轻；可塑性好，可用于曲中国论文网,B_'{3C#_*\-g
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
J;q g%i!\)M5bk4N0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E*^*h nV|mFc
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
)iP!B;N#V"x MJFb0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中国论文网N+l&RVEU
混凝土灌注桩和墩帽，并加一定的顶托。
6V:QQ%CVXe3R)E/d0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中国论文网bn [f.gq \ou
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b5?Lte*j/U4M
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
7h8gfE"H2e'G/y4~0术比较，最后推荐方案二。中国论文网2Il.x I\
2012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，
;?T.c`V%V,b+aND4T9d0跨中位移1mm，顶托力660kN。中国论文网9@M7x8oA)cD
5　结论中国论文网B7N'lWu:l
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_k M:_:S(C
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
p9y LD G0案已实施，效果良好。
7i xsOb/jc8F2M:^0参考文献：中国论文网'Rd%T6vIM d
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2008.
'Rkkmf8CV%~Rj0作者简介：陈雯，硕士，工程师