空腔锚块式预应力闸墩结构受力性能试验研究.pdf

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1、第29卷第12期长江科学院院报Vo1．29No．122012年12月JournalofYangtzeRiverScientificResearchInstituteDec．20l2DOI：10．3969／j．issn．1001—5485．2012．12．020空腔锚块式预应力闸墩结构受力性能试验研究李树山，高丹盈，解伟(1．郑州大学水利与环境学院，郑州450002；2．华北水利水电学院，郑州450011)摘要：由于闸墩结构设计受颈部应力状态制约，预应力技术成为改善大型弧门闸墩结构受力性能的重要措施。锚块结构特征及其对颈部受力的影响是大型弧门闸墩结构设计时需要考虑的主要问题。

2、利用结构仿真模型试验，以蒲石河电站排沙闸预应力闸墩为例，研究了锚块内设置空腔引起的颈部抗裂性能、锚块内应力分布的变化，讨论了空腔锚块对预应力闸墩结构受力性能的影响。试验结果表明，新型空腔式锚块设计方案能够有效地提高预应力闸墩颈部的预压效果，提高闸墩颈部抗裂性能。关键词：预应力闸墩；模型试验；空腔式锚块；受力性能；预应力锚束中图分类号：TV332；TV321文献标志码：A文章编号：1001—5485(2012)12—0099—04闸墩颈部应力分布，建议采用颈部开槽的结构型式；何兆升等在景洪水电站预应力闸墩结构设计1研究背景中，采用平行布置锚索并在锚块内开设预留槽的新型预应力闸

3、墩结构型式，通过对结构进行有限元分近年来，水利枢纽泄洪流量不断增大，工作水头析，找出锚块预留槽最佳位置，降低拉锚系数，提高不断提高，弧门推力也越来越大，闸墩受力性能的影锚索的预应力利用效果；司建辉等通过有限元计响也愈来愈复杂。大吨位弧门推力对闸墩受力性能算得到闸墩颈部、锚块空腔表面竖向及横河向应力的影响，已经在许多大型弧门闸墩结构设计分析中分布状态，并对预应力闸墩锚块空腔位置进行优化得到充分重视⋯。弧形闸门的巨大推力通过支承分析J。目前，针对空腔锚块式预应力闸墩结构受结构传递到闸墩，由于闸墩支承结构多采用锚块型力性能开展试验研究的资料很少，有必要对新型闸式，锚块下游没有大体

4、积混凝土结构来分担推力，因墩结构形式受力规律进行试验验证。本文结合蒲石而造成锚块和闸墩的连接部位(闸墩颈部)有明显河抽水蓄能电站排沙闸预应力闸墩工程，对空腔式的应力集中，在该处形成高拉应力区，导致混凝土开锚块闸墩结构进行仿真模型试验研究，分析3种设裂J。此类大型弧形闸门的支承结构，只有采用预计工况作用下新型闸墩的受力性能，提出了需要改应力锚固技术才能满足闸墩结构正常运行期问的抗进的结构设计建议。裂或限裂要求。为了优化锚块内及闸墩颈部的应力分布，可在闸墩锚块内设置空腔来提高预应力效果。锚块内空2研究工程概况腔大小、位置的选取，对闸墩颈部及锚块体内应力的影响一直是理论界及工程界

5、关心的重点问题。许多蒲石河抽水蓄能电站排沙闸挡水采用的大型弧学者对预应力闸墩结构受力性能进行了理论分析与形工作门，孔口尺寸为14in×20nl，弧门推力达到数值计算：李传才、贺采旭等对预应力闸墩的结构型34000kN，闸墩厚4rn，具有推力大、力臂长的特点，式和设计方法进行了探讨，提出预应力闸墩的开缝必须采用预应力锚束来提高闸墩颈部抗裂能力。预锚块结构型式，认为这种锚块型式改变了预加力的应力锚束由主锚束和次锚束共同组成，主锚束通常传力路径，增加了颈部的预压应力，提高了预应力效沿弧形闸门推力方向布置。同时在锚块内设置一定果；朱暾等采用有限元法分析了大推力预应力数量与主锚束相互

6、垂直的水平次锚束，减小由弧形收稿日期：2012—02—20；修回日期：2012—03—21基金项目：国家自然科'~(50779018)；河南省科技创新杰出人才项目(094200510011)；河南省教育厅自然科学研究项目(2009A570001)作者简介：~Mth(1977一)，男，辽宁绥中人，副教授，博士研究生，主要从事水工结构试验研究，(电话)0371—69127209(电子信箱)lishushan@newu．edu．cn0100长江科学院院报2012生闸门推力的弯曲作用在锚块内产生的拉应力，改善锚块内的应力状态。为了提高主锚束的预压效果，设计中采用空腔式锚块的技术方案

7、，其结构布置如图1所示。锚块弧门推力—I＼一闸墩／’’一——————一主锚束，＼弧门推力腔／一图1新型空腔式锚块结构型式Fig．1Newtypeprestressedpierwithhollowanchorblock图2闸墩结构模型示意图Fig．2Pierstructuremodel该结构型式是通过在锚块内设置空腔，将主锚束的预压力转移到弧门推力的作用线附近，在闸墩颈部断面外表面产生压应力集中，改善闸墩颈部截面出现的外表面压应力不足、中部压应力富余的问题，可大大节省锚束用量。空腔的长度可根据弧门推力大小、预应力锚束