浅议预应力闸墩应用和探究现状

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1、浅议预应力闸墩应用和探究现状　　摘要：随着我国的水利事业也有了突飞猛进的发展，泄水建筑物的泄洪量不断增大，工作水头不断提高，泄洪孔口尺寸逐渐增大，弧形闸门所承受的推力也随之加大，而闸墩和支撑大梁由于受溢流宽度的限制，闸墩尺寸不能设计过大，闸墩应力很大，导致普通混凝土结构不能满足设计要求，因此就得使用预应力闸墩。关键词：预应力闸墩应用研究现状特点中图分类号：TV662+.2文献标识码：A文章编号：1预应力钢筋混凝土结构的应用及发展19世纪末，就有人提出用张拉钢筋来提高钢筋混凝土梁抗裂性能的观点。美

2、国工程师P.H.Jackson、德国的C.E.Doehring都对此进行了研究，由于他们都没有采用高强度材料，导致最终失败。1928年，法国工程师弗莱西奈(Freyssinet)认为，预应力损失值的大小与混凝土的收缩和徐变有一定的关系，并且很有必要采用高强度钢材，预应力在混凝土中的应用才得以实现【1～2】。预应力技术广泛应用的原因，主要有以下几点【3】：（1）在施加预应力的过程中，岩体和混凝土材料不会被破坏、扰动等。6（2）预应力的施加方式和量级取决于外荷载作用下产生的内部应力，通过调整预压力的

3、大小来控制结构内部的应力。（3）预应力技术所用的设备及材料都是比较轻便，在施工过程中，可以和其他作业穿插进行。（4）近几年来预应力施工的配套技术，都有突飞猛进的发展，保证了预应力结构的施工进度和质量。2预应力闸墩的研究2.1预应力闸墩的应用19世纪50年代末突尼斯的梅列格溢洪道闸墩结构首次应用预应力技术。而我国首次应用预应力闸墩结构是在葛洲坝工程。在1998年水利部颁发的《水工预应力锚固设计规范》中规定，当弧门推力大于35000kN时，闸墩中混凝土的拉应力较大，就可以采用预应力闸墩。1.2.2预

4、应力闸墩的研究现状6目前，对预应力闸墩的研究主要有模型试验、数值计算及理论分析等方法。1994年，朱暾、邢贵碧在研究预应力闸墩颈部应力分布规律的基础上，提出了颈部开槽的结构型式，可以明显降低拉锚系数，颈部的应力分布状态也得到了很好的改善。后来又有人提出在锚块中预留一条薄夹缝的结构形式，也就是开缝锚块，它是通过改变预应力的传递路径，从而提高了预应力效果。1997年，贺采旭，李传才等人运用理论分析和仿真模型试验的方法，提出了预应力闸墩开缝锚块结构型式和预应力闸墩的设计方法，并提出颈部按部分预应力设计

5、的思想。2000年，晋润生提出了“深槽+锚孔”的结构形式，与原设计方案比较，节省了约50%锚索。为了提高预应力效果，中国水利水电科学研究院通过大量的试验研究，也提出一种新的支承体型式——传力梁结构。成勘院第一次将环形锚固用于二滩工程，处于国内领先水平。清华大学马吉明使用MSC/NSATRAN提出了一种新型的无粘结弯曲预应力锚索结构等。1.2.3预应力闸墩的结构特点a预应力锚索布置预应力闸墩结构的锚索分为主锚索和次锚索。主锚索的布置方式主要有平行、弯曲、交叉、倾斜等，如图1-1所示，但有些工程采用

6、了平行加倾斜布置方案。同时，在垂直于主锚索方向会出现较大次生拉应力，需要在支撑体内布置次锚索，有水平、垂直和斜向布置。(a)交又布置(b)平行布置(c)弯曲布置(d)倾斜布置图1闸墩锚束的平面布置图b弧门支承结构形式我国水利水电工程的实践应用中，弧门支承结构形式主要有深梁式和锚块式【21】两种形式。6（1）深梁式支承结构深梁式支承结构主要适用于孔口宽度较小、高水头泄洪孔口和闸墩为缝墩的情况。因为深梁式支承结构为框架式结构，所以受力状态较好。深梁与闸墩的连接有简支梁或固端梁。龙羊峡水电站泄水道、小

7、浪底排沙洞等工程均采用了深梁式闸墩。（2）简单锚块式简单锚块式闸墩是通过对闸墩与锚块的连接部位施加预压应力，这样在垂直于主锚索的方向上会产生很大的次生拉应力，需要将预应力次锚索施加在锚块的侧面上，以便提高锚块自身的承载力和抗裂性能。这种支承结构施工方便且结构简单，但是弧门推力和锚索预应力没有作用在一条直线上，锚块突出闸墩之外，需要较多的次锚索来加固。岩滩水电站及龙滩水电站表孔溢洪道等工程的支撑体结构都采用了简单锚块式闸墩。c．新型弧门支承结构形式（1）颈部开槽结构形式6这种支承结构形式颈部的截面

8、形状为“⊥”形。由于颈部向内缩进，使得弧门推力对闸墩中心的偏心距减小，并且将弧门推力按双向传至颈部，一部分传至锚块，另一部分传至颈缩后的颈部中央，这样颈部的预压力增大，同时由弧们推力产生的颈部拉应力也减小了很多，提高了颈部的抗裂性能，也降低了拉锚系数【22】。（2）锚块开缝（预留槽）结构形式1993年，李传才，贺采旭等应用平面和三维有限元分析预应力闸墩锚块结构，提出在锚块中设预留槽的意见，并且证明了这种结构形式可以提高预应力效果。通过分析计算，探讨了锚块开缝后所引起的破坏形态及受力的变化，简单锚