格构式抗震拱坝制造技术

一种格构式抗震拱坝，包括与地基接壤的坝体，坝体内部设有竖直梁系和水平拱系，构成框架结构，坝体整体由竖直梁系和水平拱系支撑，坝体的框架外设有周边梁，坝体外表面设有面板。本实用新型专利技术格构式抗震拱坝，对传统拱坝结构进行创新，采用格构式结构，提高了拱坝的安全性和经济性；坝体内部设有竖直梁系和水平拱系，能施以较少混凝土用量和山体开挖量，减轻坝体质量，从而达到提高拱坝抗震性能的目的。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种水工建筑，具体涉及一种格构式抗震拱坝。
技术介绍
目前，水利工程领域里正在运行中的拱坝大都可以认为是一种实体结构，坝内廊 道等空腔所占空间很小，可以忽略。随着拱坝坝高的不断增加，坝体的体积和质量也随之增 大，而地震惯性力亦随着质量的增加而增大。这时，传统的实体拱坝便不能满足相应的抗震 需求，抗震成本高、抗震性能低成为了实体拱坝的致命缺点，特别是在我国西部地震频发地 区建设高坝大库，大坝抗震能力的优劣显得尤为重要。当前，实体拱坝的抗震性能随着拱坝体型的优化而得到改善，但是，实体拱坝体型 优化基本已经发挥到了极致，这就需要另寻创新点，对拱坝结构进行改进，以提高拱坝的抗 震性能。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种格构式抗震拱坝，克服现有技术中大坝抗震成本 高、抗震性能低的问题；从而达到减少拱坝质量，增强拱坝抗震性能的目的。为解决上述技术问题，本技术的目的是这样实现的一种格构式抗震拱坝，包 括与地基接壤的坝体，坝体内部设有竖直梁系和水平拱系，构成框架结构，坝体整体由竖直 梁系和水平拱系支撑，坝体的框架外设有周边梁，坝体外表面设有面板。坝体通过周边梁与地基接壤。竖直梁系由坝体内部竖直方向上的多个竖直梁构成。水平拱系由坝体内部水平方向上的多个水平拱构成。面板为空间曲面型壳状。面板采用混凝土材料。本技术一种格构式抗震拱坝的有益效果如下1、混凝土面板承受水平向水压力，并起到挡水防渗的作用；竖直梁系承受自重和 竖向水压力；水平拱系承受混凝土面板传递的水压力，并将其传递到周边梁；周边梁将所 承受外力传给地基，同时与坝基灌浆帷幕一起形成整体防渗系统。2、竖直梁的上、下游面为线渐变平面或曲面，水平拱的上、下游面皆为曲面，其尺 寸从坝基到坝顶逐渐变小，符合工程力学、梁和拱的受力特点。在外荷载作用下梁系的拱系 按照位变一致的原则进行位移调整。对传统拱坝结构进行创新，采用格构式结构，提高了拱 坝的安全性和经济性。3、坝体内部设有竖直梁系和水平拱系，能施以较少混凝土用量和山体开挖量，减 轻坝体质量，从而达到提高拱坝抗震性能的目的。以下结合附图和实施例对本技术作进一步说明附图说明图1为本技术主视图；图2为图1的A-A向示意图；图3为本技术横向剖面图。具体实施方式一种格构式抗震拱坝，包括与地基接壤的坝体1，坝体1内部设有竖直梁系3和水 平拱系4，构成框架结构，坝体1整体由竖直梁系3和水平拱系4支撑，坝体1的框架外设有 周边梁2，坝体1外表面设有面板5。所述坝体1通过周边梁2与地基接壤。所述竖直梁系3由坝体1内部竖直方向上的多个竖直梁构成。所述水平拱系4由坝体1内部水平方向上的多个水平拱构成。所述面板5为空间曲面型壳状。所述面板5采用混凝土材料。实施步骤在坝基开挖成型，坝基清理和坝基处理完成之后，首先浇筑周边梁2形成盖重，并 预留与板、梁、拱的接头，接着进行坝基固结灌浆和帷幕灌浆，然后浇筑竖向悬臂曲梁和水 平拱圈，构成竖直梁系3和水平拱系4，如图1所示。完成混凝土面板5的工序后，随着坝体1的升高和周边梁2的施工完成，开始对两 岸坝肩进行加固，并做坝肩灌浆帷幕，使其与坝基帷幕一道形成封闭的大坝防渗系统。1、挡水面板5厚度确定本技术的梁格布置如图2所示，其面板5为空间曲面。考虑到格构式拱坝的 挡水面板5结构和受力、传力与平面钢闸门面板类似，而挡水面板5的防渗也与混凝土面板 5堆石坝的混凝土防渗面板特性相似，因此，格构式拱坝面板5厚度确定按以下两个方面考 虑，并取其中的最大值作为面板5厚度①、参考平面钢闸门面板设计规范的估算面板5厚度，然后按等强度原则换算为 格构式拱坝材料厚度。②、混凝土面板堆石坝的混凝土防渗面板5厚度计算，然后按照等强度原则换算 为格构式拱坝材料厚度。2、坝体1拱圈尺寸确定拱圈仍然可以是圆拱、三圆心拱、双心圆拱、椭圆拱、对数螺线拱或变厚拱，其横断 面可视为矩形，其尺寸包括拱圈厚度与高度，相应参数的确定原则是根据圆筒公式，按照 在不同的工况条件下，同时满足强度约束条件与刚度约束条件的要求，以使任意其中一种 工况达到满应力或满位移为准则，以确定拱圈厚度与高度，拱圈的弧度为α。3、竖直梁系3的尺寸确定竖直梁系3包括拱冠梁在内，其上、下游面可以是平面直线渐变梁系，也可以是曲 面曲线梁系，主要承担拱坝的自重与部分水压力，因拱梁是一个整体空间曲面，故在梁系与 拱系受力后，相互之间按照变位一致的原则进行承受外荷载的调整。因此，竖直梁系3尺寸按照以下两点要求确定估算值，并取其中的最大值作为梁系尺寸①、按照混凝土强度理论的满应力设计要求，根据我国《水工设计手册》建议的公 式初步拟定。②、按照拱坝设计资料总结出来的美国垦务局建议的经验公式，对竖直梁系3的 尺寸进行校核，以保证竖直梁系3的构造要求。竖直梁系3的梁系厚度与相应高程面的拱圈厚度相等，其宽度确定的原则是按 照材料力学理论，将梁系承受的外力加载到竖向悬臂曲梁系上，在不同的工况条件下，要求 同时满足强度约束条件与刚度约束条件的，以使任意其中一种工况达到满应力或满位移为 准则，确定竖向悬臂曲梁的宽度。4、周边梁2的尺寸确定周边梁2与面板5、竖直梁系3和水平拱系4相接触，它不仅能将面板5传递给拱、 梁的荷载传递到地基上去，而且便于坝基灌浆，保证灌浆效果，并与坝基帷幕形成整体，起 着防渗的作用。因此，周边梁2的厚度不能小于与之相接的拱厚度与梁厚度，以便于防渗和将面 板5传递给拱、梁的荷载安全可靠地传递到地基上去。本技术一种格构式抗震拱坝的面板5、拱圈、竖直梁系3和水平拱系4以及周 边梁2这几个组成部分的尺寸确定后，通过坝体1应力与变形计算、两岸拱座稳定分析，在 满足相关标准的基础上，即可按照上述实施方式施工。权利要求1.一种格构式抗震拱坝，包括与地基接壤的坝体(1)，其特征在于坝体(1)内部设有 竖直梁系(3 )和水平拱系(4 )，构成框架结构，坝体(1)整体由竖直梁系(3 )和水平拱系(4 ) 支撑，坝体(1)的框架外设有周边梁(2 )，坝体(1)外表面设有面板(5 )。2.根据权利要求1所述的格构式抗震拱坝，其特征在于坝体(1)通过周边梁(2)与地基接壤。3.根据权利要求1所述的格构式抗震拱坝，其特征在于竖直梁系(3)由坝体(1)内部 竖直方向上的多个竖直梁构成。4.根据权利要求1所述的格构式抗震拱坝，其特征在于水平拱系(4)由坝体(1)内部 水平方向上的多个水平拱构成。5.根据权利要求1所述的格构式抗震拱坝，其特征在于面板(5)为空间曲面型壳状。6.根据权利要求1或5所述的格构式抗震拱坝，其特征在于面板(5)采用混凝土材料。专利摘要一种格构式抗震拱坝，包括与地基接壤的坝体，坝体内部设有竖直梁系和水平拱系，构成框架结构，坝体整体由竖直梁系和水平拱系支撑，坝体的框架外设有周边梁，坝体外表面设有面板。本技术格构式抗震拱坝,对传统拱坝结构进行创新，采用格构式结构，提高了拱坝的安全性和经济性；坝体内部设有竖直梁系和水平拱系，能施以较少混凝土用量和山体开挖量，减轻坝体质量，从而达到提高拱坝抗震性能的目的。文档编号E02B7/12GK201850538SQ20102060442公开日2011年6月1日 申请日期2010年11月13日本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种格构式抗震拱坝，包括与地基接壤的坝体（１），其特征在于：坝体（１）内部设有竖直梁系（３）和水平拱系（４），构成框架结构，坝体（１）整体由竖直梁系（３）和水平拱系（４）支撑，坝体（１）的框架外设有周边梁（２），坝体（１）外表面设有面板（５）。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘依松，熊勃勃，马俊，刘千立，孙正华，闫晶，高尚，
申请(专利权)人：刘依松，
类型：实用新型
国别省市：42[]