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
!_1o+JDx0陈　雯　李　敏　韩　峰中国论文网\`^ij
浙江省水利水电勘测设计院　浙江杭州　310002

jf@M9_+Jo0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
r'R,L]B*~$GS0处理方案中国论文网ip uC:|m5K
关键词：矩形渡槽；裂缝；支座中国论文网|[*E"^/eE|-v
工程概况
7T ~W {6V0沙门渡槽是赵山渡引水工程输水渠系北干渠上的渠系建筑物之一，
I)r2b8{X0[ d0位于娄园隧洞和乌岩脚隧洞之间。沙门渡槽属于输水渠系，为2级建筑中国论文网9kN6tC oAFQG(F
物，设计流量为23.40m3/s。沙门渡槽共有15个槽段，每个槽段顺水流中国论文网H sY9L2oK
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方向长36m，为不等跨双悬臂结构，两侧悬臂均长8.00m，槽身材料为中国论文网!O1{O q+r.b+Rm(YX
250#钢筋砼。渡槽槽身垂直水流方向为薄壁矩形箱式结构，截面尺寸为中国论文网,xE}/O7p/v
5.20m×4.00m（总宽×总高），侧墙、底板厚度为0.30m，顶板厚度为
2N8C!|4X'j00.20m，底板顶高程高出侧墙底高程0.60。渡槽内侧顶板与侧墙交界处设
i:pMkte~;D5@,y0z00.20m×0.20m的贴脚，渡槽内部底板与侧墙交界处设0.25m×0.25m的贴中国论文网:^]PrT @m
脚。渡槽外侧侧墙底部宽0.60m，与底板交界处设0.30m×0.30m的贴脚。中国论文网]2L$]DeUkb*A"b2L)RT
1　裂缝分布
/Y&ul| ^:V6Z(soP0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 JY%|~z+j;K
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
e4L6W.~gJde0查中，发现了261条代表性裂缝，裂缝总长470.8m
+\8Qjg\"d]\OM0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
^-X t@6?+TS$E0缝主要位于渡槽顺水流方向的跨中位置，大部分位于底板的右侧支座处
c W @`3xY"H(NA0（部分位于底板左侧支座处），走向为垂直水流方向。侧墙的细小裂缝主中国论文网L$M*M3C6};M&M
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
(v#x+Q(I%K*dg0直水流方向。
.w-Dri;up;N02　结构复核中国论文网3VKp `-JQqT9{8rX
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
z LE.sQ^&jDv[&sk0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中国论文网-V:`\%W.P:jZ
计算。中国论文网/\]Ce;l;@WXv8p
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中国论文网'o&M!e2i7E9d0w[(G
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Ia2PN(hSQ
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中国论文网 kve5C6Q']!T$~
控制满足《水工混凝土结构设计规范》（SL191-2008）要求。中国论文网(d4]Dx"d#w
横向结构复核中，除了加大水深工况下的底板跨中正截面承载力，
'zrp%Ewr0设计水深工况下的顶板跨中、底板跨中正截面承载力，设计水深工况下中国论文网U
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的底板跨中抗裂外，其余部位正截面承载力、斜截面承载力、抗裂均满
_9wAjw1{.g ]]6TE0足现行规范《水工钢筋混凝土结构设计规范》（SL191-2008）的要求；底中国论文网N,i#I0J:mY6X*I
板跨中的正截面裂缝宽度控制验算能满足现行规范《水工钢筋混凝土结中国论文网X4NRa*^ H
构设计规范》（SL191-2008）的要求。中国论文网#q']R*igoK
3　裂缝成因分析
;KF8L%w6~kCnaW%v0根据相关文献，从自然环境、工程建设标准、施工条件和主要结构中国论文网"i'R U0}.]
部位等方面，讨论裂缝形成原因。
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n]5M03.1自然环境
6M8fV2RC Q3^$up0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k%qs[po0ob
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。由于长期中国论文网,x['v H-{@MD
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
Tu,Y+M,E\7Z ^'ye&wH0冷缩必定会产生一定的收缩和温度变形。
'|\#`G.i{ I03.2建设标准低及施工技术方法不完善中国论文网"rga%~+K8H$r
受社会历史条件和经济条件的制约，建设工程建设标准比较低，对中国论文网6BiwX S,m"O
深梁结构配筋要求偏少。施工技术方面，施工时底模支撑不牢固，施工
(jO:Fz3g ab0缝隙的处理技术不合理或者不适当，施工时振捣不密实，混凝土出现离
/{lpn)L$p tjc0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7E%vy1bY3~q[a.od
合理是槽身裂缝的原因之一。中国论文网&F9FIY3[
3.3渡槽主要结构部位的裂缝
4IKf(n+CAJ0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0c8sBEm9P[ \
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
-u"q4YO*Z;H&Oj0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中国论文网 I8r-N4}1pM
（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
g_ ly:md6u,m$j.?0起；侧墙支座处的斜裂缝主要由于支座斜裂缝不满足要求引起（按深梁
aI*v!o2Ku0C$M5m0结构）。中国论文网3c@R M7F
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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&w0PM-k+}V/b
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
eWw"K*n_0缝有发展趋势，应及时上报并进行处理。
*F6M#l ~tVa04　裂缝处理方案
:jOr1IJMW8r0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P0Gu H!l/H
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]3M!wE!VJb
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czNp@oD
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
9t8O t B-Y M f+@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、
ee3VH/e-K.bJ0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
J#Vd+k'O5kt C0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N.~ QYfq
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
8h4UV5z)| yJ+}0强和增设支座。
fP,e{xbQ01）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gee*~
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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
A1Yk.a$R0受力，变形协调，以提高结构的承载力。它的优点强度高，与混凝土构
B5e1O,iph0件粘结性能好，对现有构件结构影响小；重量轻；可塑性好，可用于曲中国论文网I
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面和不规则形状构件；造价低、施工简便、工期短；耐久性和耐腐蚀性
&}&rT~$e0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。
xU7d0t"r,jhbn02）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
^2{5t6[%L!t0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
"wd;J~w&z&s$n3cKP0混凝土灌注桩和墩帽，并加一定的顶托。
?QF+I4j/K(m*S0方案一对现状结构影响小，工期短，投资省，但碳纤维布需长期浸中国论文网'd+y`'Q4s4f9|
泡在水中对其影响不利，可靠性不高。方案二直接改善了渡槽结构受力，中国论文网"Yx
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降低应力集中，可靠性高，但投资相对较大。对这两个方案进行经济技
r)T9p/~ |J)Qnv0术比较，最后推荐方案二。中国论文网`S*i8llkAq M
2012年4月，沙门渡槽实施了增加支座方案，并对槽身实施了顶托，中国论文网N1B/qUxE
跨中位移1mm，顶托力660kN。
*TR:}jy^c6s05　结论中国论文网0n7N&c;U
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根据沙门渡槽裂缝分布特点，从自然环境、工程建设标准、施工条
1`^(B'Yh0件、结构受力等方而分析裂缝成因，并提出增设支座的处理方案。该方中国论文网aHxs9l)U!v;G
案已实施，效果良好。
b$l*jo+D(rh _q*Ph4O0参考文献：
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#oyS2U!@02008.
*\;N/] r k2_u5i0作者简介：陈雯，硕士，工程师