沥青混凝土防渗面板滑动接头的试验研究

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1、第卷第期中国水利水电科学研究院学报年月文章编号沥青混凝土防渗面板滑动接头的试验研究郝巨涛刘增宏瞿扬中国水利水电科学研究院结构材料研究所北京摘要通过各种模型试验对沥青混凝土面板在滑移过程中产生的应力和应变进行了研究研究结果表明塑性垫层材料可在较小的滑动位移下对面板拉应力和拉应变进行调整确保面板在滑移过程中不开裂同时这种垫层材料对面板滑移速度和水压力大小均不敏感这对于适应面板在各种情况下的滑移十分有利由于面板在滑移中的破坏受面板内产生的拉应力控制进行滑移垫层设计时应尽量减小面板中的拉应力另外采用这种垫层材料能确保沥青混凝土面板在的水压力和不大于的滑移缝长比作用下不漏水关键词沥青

2、混凝土面板滑动接头塑性垫层模型试验中图分类号文献标识码问题的提出目前张河湾西龙池宝泉抽水蓄能电站正在开工建设这些工程的沥青混凝土防渗面板均存在与刚性混凝土结构的连接接头问题如西龙池上下库进出水口钢筋混凝土面板与沥青混凝土面板的接头宝泉沥青混凝土面板与副坝混凝土的接头等参考以往的工程经验这些工程均采用了滑动式接头连接方式以往工程中在沥青混凝土面板接头部位发生开裂导致漏水的例子很多美国的抽水蓄能电站上池年德国抽水蓄能电站上池年均在进水口建筑物周围发生了渗漏全库沥青混凝土面板防渗的漏水往往发生在接头处接头连接结构是工程的薄弱环节我国的牛头山车坝等工程滑动接头滑动能力不足甚至不滑动

3、致使接头部位的沥青混凝土面板在坝体沉陷过程中产生的拉力过大导致面板开裂接头连接结构同样是工程的薄弱部位设置滑动接头的目的是使沥青混凝土防渗面板在坝体沉陷过程中沿刚性混凝土结构表面滑动减小沥青混凝土面板在沉陷过程中的受力防止其发生开裂破坏同时还应确保接头在滑动过程中不漏水滑动接头设计的关键是接头结构和接头材料本文通过模拟试验对某抽水蓄能电站的接头形式进行论证并为工程设计提供依据接头结构及接头材料研究的沥青混凝土防渗面板接头形式见图图中接头搭接部分的沥青混凝土面板长度厚面板下设塑性过渡料或称柔性滑动垫层材料当沥青混凝土面板发生位移时它应能在垫层材料上滑动而不被拉断且应不漏水以往

4、工程中主要采用改性沥青类材料作为接头垫层材料年南谷洞水库施工时曾采用改性沥青作为接头材料年天荒坪工程采用作为接头垫层材料也是一种改性沥青材料需要热施工涂抹在混凝土表面上改性沥青材料的主要问题是对温度过于敏感常温下变形性能较好低温则下降较多本研究参照的性能对混凝土面板坝的接缝止水材料进行改进研制成了塑性填料塑性填料在原来填料的基础上柔性进一步加大更适合沥青混凝土防渗收稿日期作者简介郝巨涛辽宁辽阳人博士教授级高级工程师主要从事水工结构研究沥青混凝土防渗面板滑动接头的试验研究郝巨涛刘增宏瞿扬图沥青混凝土防渗面板接头形式单位工程的特点经常规试验的扯断伸长率为针入度为下垂度为密度为结

5、合接头性能的特点采用直剪试验方法考查了在不同温度下的剪切性能试验结果见图和图图是在恒定垂直压力作用下对不同温度下的检测其剪切强度与剪切速率的关系从图可以看出在下剪切速率对剪切强度基本没有影响在低温下影响很小这一性能表明材料对不同的面板滑移速度适应性好滑移中产生的剪切力变化小数值也很小图是在恒定剪切速率作用下对不同温度下的检测其剪切强度与垂直压力的关系从图可以看出在下垂直压力对剪切强度基本没有影响在低温下影响很小这一性能表明材料对不同水压力的适应性好滑移中产生的剪切力不会随水压力的增大发生明显变化改进后的这些性能对于抽水蓄能电站的运行来说是十分有利的图剪切速率?下不同垂直压力

6、结果图下不同剪切速率结果接头垫层结构的模型试验结构弹性分析根据图所示的防渗面板接头形式其结构分析简图见图设垫层材料和沥青混凝土面板的厚度分别为和垫层搭接长度为面板在端部托曳力的作用下沿垫层材料表面滑动按照弹性分析假设沥青混凝土的弹性模量为垫层材料的剪切模量为依据图受力分析可得下面平衡方程式图沥青混凝土面板受力分析沥青混凝土防渗面板滑动接头的试验研究郝巨涛刘增宏瞿扬式中为任意点处面板与垫层材料之间的剪应力为面板中心拉力为弯矩假设面板某点的向位移为垫层内剪应力沿垫层厚度均匀分布则根据虎克定律和几何方程有将式代入式并考虑图中的边界条件可得用端部拉力表示的解为式中上面分析中是重要参

7、数它可以用处的实测位移值按照下式计算并相应的可以得出结构滑移模型试验本文试验要求论证接头部位的面板是否可以滑动检验面板在滑动过程中是否会开裂试验中面板沥青混凝土的沥青含量为油石比骨料最大粒径为矿料通过率为级配指数为试验模型装置见图图结构模型试验装置示意模型制作采用厚宽的混凝土板其上按要求的厚度粘贴垫层材料填料上摊铺厚的沥青混凝土板并用振动夯板压实沥青混凝土面板与水泥混凝土板的搭接长度为在图中点设有百分表可以量测沥青混凝土板和水泥混凝土板之间的相对位移千斤顶配有压力表可以量测沥青混凝土面板的端部拉力试验结束时曾用的取