水庫除險(xiǎn)加固中水閘設(shè)計(jì)分析論文
摘要:水庫除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)中,水閘的加固設(shè)計(jì)應(yīng)用很廣,也是非常重要的,水閘的重點(diǎn)部位例如底板、閘墩等混凝土的控制分析也就變?yōu)橛葹橹匾恕１疚膬H以底板部位易出現(xiàn)的問題入手,對如何進(jìn)一步控制混凝土質(zhì)量進(jìn)行分析探討。
關(guān)鍵詞:水閘;底板;混凝土
水閘在水利工程中應(yīng)用很廣,底板部位易出現(xiàn)問題,長期以來困擾著工程界。一直未能很好解決。該問題的出現(xiàn),給水閘工程帶來了多方面不同程度的危害,所以在進(jìn)行水閘設(shè)計(jì)時(shí),一定要根據(jù)閘址附近的地形、地質(zhì)條件和水文、施工、管理等因素,認(rèn)真研究,合理布置。
一、底板混凝土配料的控制
混凝土生產(chǎn)系統(tǒng)在使用前要進(jìn)行保養(yǎng)、校核,確保計(jì)量準(zhǔn)確性,材料配合比允許偏差必須控制在水泥、水、混合料為±2%;砂、石為±3%;外加劑為±l%。除粉煤灰、水、砂、石用自動(dòng)計(jì)量系統(tǒng)控制外,對減水劑要先用天平稱量每盤料的用量,然后裝袋備用。根據(jù)現(xiàn)場工地試驗(yàn)室提供的混凝土施工配料單嚴(yán)格配料,機(jī)械攪拌時(shí)料斗投料順序?yàn)?先加碎石,后加水泥、減水劑、粉煤灰,最后加砂和水,混凝土攪拌時(shí)間從投料完畢組成材料,在攪拌機(jī)內(nèi)延續(xù)攪拌時(shí)間不得少于2分鐘,摻入抗裂防滲纖維混凝土攪拌時(shí)間不得少于2.5分鐘。
混凝土出料時(shí)隨時(shí)測定坍落度和拌和物溫度、觀察混凝土拌和質(zhì)量,嚴(yán)禁生料輸送,確�；炷翝仓|(zhì)量。由于底板混凝土倉面較大,混凝土用量多,可采用混凝土輸送泵泵送混凝土。泵管安裝時(shí)不得直接支撐在鋼筋、模板及預(yù)埋件上,每隔一段距離要用鋼管支架固定,管道卡箍處不得漏氣漏漿,泵管盡量少用彎管和軟管,預(yù)防堵管,確�；炷另樌隽��；炷帘盟颓耙们逅疂駶櫣鼙�,然后拌制1:2水泥砂漿潤滑混凝土泵和輸送管內(nèi)壁,潤滑用的水泥砂漿要分散布料。
混凝土澆/文秘站－您的專屬秘書！/筑過程中,前場和后場均須布置管理人員隨時(shí)指揮協(xié)調(diào)�，F(xiàn)場可用對講機(jī)聯(lián)系來控制混凝土澆筑速度及拆布管時(shí)間,以確�；炷琳麄�(gè)澆筑過程緊張、連續(xù)、有序地進(jìn)行。同時(shí)要安排專人測定混凝土入倉溫度、坍落度,并留置規(guī)定制取的試壓塊組數(shù)�；炷翝仓�,要保證倉內(nèi)無雜物,模板、鋼筋、預(yù)埋件符合規(guī)范要求,一切準(zhǔn)備工作就序,并做好質(zhì)量自檢記錄。經(jīng)現(xiàn)場監(jiān)理驗(yàn)收后方可進(jìn)行澆筑。底板澆筑前要在倉面平均劃分施工區(qū)域,混凝土澆筑自西向東、由遠(yuǎn)而近�；炷涟匆欢ê穸�、順序、方向分層進(jìn)行,上下層之間的混凝土澆筑間歇時(shí)間不得超過混凝土初凝時(shí)間。開始布料,兩管同時(shí)進(jìn)行,采取“斜面分層”法施工。
振搗混凝土應(yīng)從澆筑層的下端開始,逐漸上移,以保證混凝土施工質(zhì)量,在底層混凝土初凝前安排一臺(tái)泵進(jìn)行面層防滲抗裂混凝土施工�；炷凉嘀笥貌迦胧秸駝�(dòng)器振搗,振搗時(shí)與混凝土表面垂直,操作時(shí)做到快插慢拔,上下略為抽動(dòng),插點(diǎn)均勻排列,逐點(diǎn)移動(dòng),順序進(jìn)行,不得遺漏,使混凝土達(dá)到均勻振實(shí)。插入式振動(dòng)器在每一插點(diǎn)上的振搗時(shí)間以混凝土表面呈水平而且水泥漿不再出現(xiàn)氣泡為準(zhǔn)。
二、水閘底板混凝土的分析
目前在對待混凝土底板結(jié)構(gòu)問題上,一般是允許出現(xiàn)裂縫,而對其寬度進(jìn)行一定的限制,不同國家和地區(qū)對不使用環(huán)境和要求下的混凝土建筑物的裂縫寬度有不同的控制標(biāo)準(zhǔn)。我國《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》允許裂縫寬為0.2-0.3毫米,在對待裂縫問題上提出限制與允許的兩種方法。變形變化引起的約束應(yīng)力首先要求結(jié)構(gòu)所處的環(huán)境能給結(jié)構(gòu)以變形的機(jī)會(huì),即變形得到滿足,則不會(huì)產(chǎn)生約束應(yīng)力。
在全自由狀態(tài)下,結(jié)構(gòu)可以有任意長度、任意溫差不產(chǎn)生約束應(yīng)力,因此給結(jié)構(gòu)創(chuàng)造自由變形的條件就是允許原則。在實(shí)際工程中,全自由的理想狀態(tài)不易做到,但是可減少約束,釋放大部分變形,使之出現(xiàn)較低的.約束應(yīng)力;當(dāng)結(jié)構(gòu)處于全約束狀態(tài),要讓任意長度不設(shè)伸縮縫亦不開裂,則只須所選用的結(jié)構(gòu)材料具有足夠的抗拉強(qiáng)度和極限拉伸即可。該設(shè)計(jì)原則稱為限制原則。一般說來,對于限制原則,必須有足夠的強(qiáng)度儲(chǔ)備;采取允許原則,必須有充分的變形余地�，F(xiàn)在一般認(rèn)為,混凝土建筑物不出現(xiàn)裂縫是不可能的,或是很困難的。防止裂縫出現(xiàn),在材料、設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)行和維護(hù)等方面均有一定的研究,但還不夠完善或效果不是十分明顯。在水工結(jié)構(gòu)工程中,以限制原則為主,力求工程各部位都不裂縫。
三、水閘底板外部環(huán)境的控制
水泥水化產(chǎn)生大量的水化熱,在1~3d內(nèi)可放出熱量的50%,甚至更多,當(dāng)混凝土達(dá)到最高溫度后隨著熱量的散發(fā)又開始降溫,直到與環(huán)境溫度相同。底板為大體積混凝土,熱量傳遞的同時(shí)更易在內(nèi)部積存,導(dǎo)致了內(nèi)部溫度高于外部溫度,內(nèi)部出現(xiàn)峰值溫度。升溫階段結(jié)束后,是散熱階段。內(nèi)外混凝土散熱條件不同,外部混凝土和外界環(huán)境接觸,散熱條件好,熱量容易散發(fā),內(nèi)部混凝土散熱條件差,于是在降溫階段又造成了外部混凝土溫度低于內(nèi)部混凝土溫度。這樣在升溫和降溫階段都使底板內(nèi)外混凝土形成了同一方向的溫度梯度。導(dǎo)致了其變形的不一致。內(nèi)部膨脹受到外部的限制,或相應(yīng)地外部收縮受到內(nèi)部約束,于是在外部混凝土中產(chǎn)生了拉應(yīng)力。當(dāng)外部混凝土拉應(yīng)力達(dá)到其極限拉應(yīng)力,裂縫就會(huì)產(chǎn)生。裂縫初期很細(xì),隨著時(shí)問發(fā)展繼續(xù)擴(kuò)大、變深,甚至貫穿。除了混凝土水化引起的溫度作用外,運(yùn)行期環(huán)境溫度變化也會(huì)產(chǎn)生作用。特別是遇到寒潮襲擊、表面溫降特別大時(shí),裂縫發(fā)展更為嚴(yán)重。從以上分析可以看出,影響內(nèi)外溫差的主要因素有混凝土水泥用量、水泥品種、澆筑入模溫度及環(huán)境溫度等。
混凝土內(nèi)的水分,少部分提供了水泥水化的需要,少部分泌出流失,大部分水分是在澆搗完畢后慢慢蒸發(fā)掉的。隨著水泥的凝結(jié)、硬化,混凝土中的水分在未飽和空氣中慢慢散失,引起混凝土體積縮小、變形,這種變形稱為干縮。由于混凝土的水分蒸發(fā)及含濕量的不均勻分布,形成濕度變化梯度。其水分蒸發(fā)總是從外向內(nèi),由表及里。表層混凝土的水分蒸發(fā)程度和速度總是大于內(nèi)部,表層混凝土收縮的程度亦大,其變形會(huì)受到內(nèi)部混凝土的限制,在表層混凝土中也產(chǎn)生拉應(yīng)力,使得表層混凝土總的拉應(yīng)力加大,產(chǎn)生干縮裂縫,但干縮一般只發(fā)生在表層�；炷恋呐浜媳群徒M成是影響干縮的主要因素,一般水泥用量多,水灰比大,則干縮也大。骨料密度大,級(jí)配好,彈性模量高,骨料粒徑大,可以減小混凝土的干縮。其次,混凝土的養(yǎng)護(hù)和環(huán)境對干縮也有很大的影響。
混凝土即使沒有水分蒸發(fā),其各組成部分的化學(xué)反應(yīng)也會(huì)產(chǎn)生自生體積變形。在底板約束影響范圍內(nèi),膨脹型自生體積變形會(huì)產(chǎn)生預(yù)壓應(yīng)力,有利于防裂,收縮型自生體積變形則不利于防裂。混凝土的自生收縮一般在拆模之前完成,雖然其量值不大,但如果同其他收縮疊加在一起,就會(huì)使表面拉應(yīng)力增大。像水閘底板這樣的斷面尺寸很大,確屬必須解決水化熱問題的大體積混凝土結(jié)構(gòu),必須考慮自生收縮參與溫度收縮等疊加的影響。
影響混凝土自生體積收縮的因素主要是材料的化學(xué)成分和水灰比,水灰比的變化對自生收縮的影響和對干縮的影響正好相反,當(dāng)水灰比大于0.5時(shí),其自生收縮和干縮比忽略不計(jì);而當(dāng)水灰比小于0.35時(shí)。自生收縮和干縮的作用相當(dāng),必須加以考慮。
水閘底板混凝土產(chǎn)生問題是各種因素共同作用的結(jié)果,但是各種因素并不是互相獨(dú)立的。在本文的述評(píng)中,我們可以看到,有時(shí)要減小一種原因的不利影響,卻會(huì)增加另一種因素的不利影響,所以我們對待水閘底板混凝土存在的問題一定要尤其注意。
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