拉索支墩钢构坝制造技术

本实用新型专利技术公开了一种拉索支墩钢构坝，包括支墩、挡水钢结构以及垫座，支墩和支墩之间的钢结构面板组成一个坝段，钢构坝由多个坝段组成，坝段之间设缝，所述支墩包括钢筋混凝土墩体、拉索、泄水结构物，拉索在支墩上游面布置，利用锚固结构锚固在支墩内部，泄水结构物布置在中间河床坝段的支墩上，所述钢筋混凝土垫座设置在基础上，垫座上设置底孔。本实用新型专利技术具有枢纽布置灵活、结构简单且稳定可靠的特点，能适应于较高（>70m）挡水水头和较大泄量。在相同外部条件和功能要求下，针对70m坝高，通过与传统混凝土重力坝进行方案对比，可节省工程投资15%以上。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

拉索支墩钢构坝
本技术涉及水利工程
，特别是涉及一种钢构坝。
技术介绍
钢构坝作为一种挡水建筑物，至今已有百余年历史。在最初期的钢构坝中，面板与 构件间采用焊接或螺栓连接，它充分利用钢材强度高、柔性好的特点，使坝体具有非常好的 整体性与柔韧性，可以更适应水体的变形要求，是一种先进的坝工新技术。美国曾于1897 年10月7日建成了 Ashfork steel dam,该坝总长91. 4m,钢构坝部分高14m,长56m,钢构 坝两端设砌石重力坝，为世界上最早的钢构坝之一。1900 1960年，在澳大利亚、英国等相 继建成几座钢构坝，最大坝高在20m以上。上述所建钢构坝均为斜面坝，坝面后采用桁架支 撑系统。由于对基础要求较高，且枢纽布置不灵活，加之钢结构加工和施工技术限制，此后 钢构坝的发展受到了较大限制，仅针对较低水头(<20m)进行了尝试。直到1997年，在荷兰 建成的梅斯兰大坝前，2道可开启式扇形浮动钢结构坝体高达22米，400多米的长度相当于 一座埃菲尔铁塔，重量却是埃菲尔铁塔的2倍。2003年日本还出现一种支墩坝，坝高在36m 左右，是已建的世界最高钢构坝。实质上，近期出现的这种巨型钢结构更多的类似于闸门， 而与坝工结构相差较远，其不可能适应于较高水头(MOm)和较大泄量OlOOOm3)情况。在我国，目前钢构坝方面的研究和实践都还处于起步阶段，已有的有关钢构坝(或 钢坝)的报道主要针对景观河道等的低水头工程，这种类型的钢构坝与钢闸门类似，主要通 过支墩固定钢结构，底部则通过钢筋混凝土结构与基础相连，其应用只能局限于较低水头， 泄水则是自动溢流或通过专门的泄水建筑物。魏群等对以钢结构为主的挡水建筑物进行了 较多探索性研究，其提出钢构坝新形式容易实现工业化制造安装，能够加快工程进度，具有 一定的技术经济性，但适应性仍局限于较低水头。总体来看，随着挡水水头和下泄水量的增加，钢构坝在坝体设计、施工、维护等方 面出现了很多新问题，目前尚没有能满足高水头(>70m)的钢构坝形式。
技术实现思路
为了解决现有技术中存在的问题，本技术提供一种拉索支墩钢构坝，克服现 有钢构坝形式在挡水水头较高时难以满足坝体应力、变形控制要求，钢构坝的稳定性能突 出的问题。本技术的技术方案为一种拉索支墩钢构坝，包括支墩、挡水钢结构以及垫座，支墩和支墩之间的钢结构 面板组成一个坝段，钢构坝由多个坝段组成，坝段之间设缝，所述支墩包括钢筋混凝土墩 体、拉索、泄水结构物，拉索在支墩上游面布置，利用锚固结构锚固在支墩内部，泄水结构物 布置在中间河床坝段的支墩上，所述钢筋混凝土垫座设置在基础上，垫座上设置底孔。所述支墩高度为7(Tl20m，沿坝轴线长度为8 20m ;沿水流向底宽为25 40m ;支墩 间距为6 10m。所述泄水结构物采用表孔或倒虹吸形式泄洪，宽度为6 18m ;支墩下游坡度在1: O. 5^1:1间取值。所述支墩上布置拉索排数在6 14排，每排2 4根，避免布置单根拉索，拉索的长度在10(T400m之间。所述挡水钢结构主要由面板、主梁、次梁、横隔板组成，次梁支撑横隔板，与主梁间隔布置，主梁、次梁、横隔板交叉形成梁格，钢结构的形式为拱形、半圆弧形或平面形式。单坝段挡水钢结构长度为6 10m，高度为68 118m ;主梁为8 16根，采用实腹式组合梁，次梁采用槽钢截面形式，布置Γ8根，横隔板按1. (Γ2. Om等间距布置，选用钢面板厚度在2(T30mm之间。所述挡水钢结构设置斜向杆进行支撑。所述挡水钢结构与支墩采用铰接的方式，采用类似闸门槽的形式，在钢结构端部适当加大截面面积，并在门槽附近加强配筋，槽内设止水。所述垫座内设有基础灌浆廊道，垫座和支墩之间采用整体浇筑，并采用钢筋进行贯通连接；垫座与上部钢结构之间采用轮式支承或滑动支承进行连接。垫座底高度为l(T20m，底宽为25 40m，其上游面铅直，下游坡度比为1: O. 5 1:1之间，所述基础灌浆廊道断面形状采用城门洞型，廊道的上游壁离上游侧面的距离取ΓΙΟπι ； 基础灌浆廊道距基岩面距离取3飞m。本技术拉索支墩钢构坝的主要特征在于通过连接在一起的拉索支墩，将钢结构面板承担的高压力水头分散传递到地基上。由于多根锚索与基础分散连接，可避免拉力集中传递引起的基础承载力不足，同时，钢筋混凝土支墩可承担绝大部分竖向压力和部分水平荷载；钢结构面板仅承担小部分向基础传力功能，可避免大变形和应力集中引起的安全问题。与现有技术相比，本技术的有益效果是现有的钢构坝形式仅能作为低水头挡水建筑物，其功能要求(防洪、发电、航运等)受到 极大限制。本技术具有枢纽布置灵活、结构简单且稳定可靠的特点，能适应于较高(>70m)挡水水头和较大泄量。支墩和垫座均可布置泄洪建筑物，可避免布设溢洪道、泄洪洞等引起的大规模开挖，枢纽布置灵活；拉索和支墩可以抵消大部分的水荷载，垫座可保证坝体与基础可靠连接，结构稳定性较好。在相同外部条件和功能要求下，针对70m坝高，通过与传统混凝土重力坝进行方案对比，可节省工程投资15%以上。附图说明图1为本技术拉索支墩钢构坝整体布置形式结构示意图；图2为拉索支壤和塾座的结构不意图；图3为挡水钢结构面板的结构示意图；图中1-斜拉索，2-支墩，3-垫座，4-泄水结构物，5-挡水钢结构，6_横隔板，7_灌浆廊道，8-主梁，9-水平次梁，10-斜杆，Ii1Ii6为高程，L1为拉索水平长度，brb7为拉索排距，L2为支墩底宽，B1为拉索锚固在支墩的水平距离，a2为廊道距上游面水平距离，οΓο7为主梁间距，drd16为次梁间距，srs2为面板宽度。具体实施方式以下结合附图对本技术做详细说明。拉索支墩钢构坝主要由两部分组成一是支撑钢结构面板的拉索支墩，其主要作 用是固定约束钢结构，将由钢结构形成的巨大水推力通过拉索和支墩传递到地基，以维持 整个坝体稳定，此外，支墩结构还可以布置泄水系统，以下泄多余水量；二是主要由梁、隔 板、面板等组成的钢结构面板，其主要作用是挡水。此外，还包括混凝土垫座，其主要作用是 连接钢结构与基础。具体说明如下如图1所示，本技术拉索支墩钢构坝整体结构包括支墩2、挡水钢结构5，支墩 和支墩之间的挡水钢结构5组成一个坝段，钢构坝由多个坝段组成，坝段之间设缝，各坝段 长度根据基础及挡水水头高度确定，一般而言，河床中间部位坝段较短，而坝肩部位坝段较 长。泄水结构物4布置在中间河床坝段的支墩2上，可根据支墩2尺寸采用表孔或倒虹吸等 形式泄洪。在处理后基础上设置钢筋混凝土垫座3，垫座3高度根据坝体高度和基础情况确 定，设置垫座可加强坝体对基础的荷载传递作用，同时，可在垫座3上设置底孔，进一步发 挥泄洪、放空、冲沙等功能，对于有发电功能的枢纽工程，可在垫座3之后布置坝后式厂房。图1所示的拉索支墩钢构坝坝高76m，坝轴线总长226m，共11个坝段，河床中部的 单坝段宽度为16m，靠近岸坡的单坝段宽度为18m和20m，共9个支墩，其中中间5个支墩布 置倒虹吸溢洪道进行泄洪，同时，支墩自上而下布置七排拉索，每排2根，以提供必要的支 墩稳固力。两岸坝肩共布置4个支墩，不设置泄洪结构物，由于挡水水头较低，不布置拉索。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种拉索支墩钢构坝，包括支墩、挡水钢结构以及垫座，支墩和支墩之间的钢结构面板组成一个坝段，钢构坝由多个坝段组成，坝段之间设缝，其特征在于，所述支墩包括钢筋混凝土墩体、拉索、泄水结构物，拉索在支墩上游面布置，利用锚固结构锚固在支墩内部，泄水结构物布置在中间河床坝段的支墩上，所述钢筋混凝土垫座设置在基础上，垫座上设置底孔。

【技术特征摘要】
1.一种拉索支墩钢构坝，包括支墩、挡水钢结构以及垫座，支墩和支墩之间的钢结构面板组成一个坝段，钢构坝由多个坝段组成，坝段之间设缝，其特征在于，所述支墩包括钢筋混凝土墩体、拉索、泄水结构物，拉索在支墩上游面布置，利用锚固结构锚固在支墩内部，泄水结构物布置在中间河床坝段的支墩上，所述钢筋混凝土垫座设置在基础上，垫座上设置底孔。2.根据权利要求1所述拉索支墩钢构坝，其特征在于，所述支墩高度为7(Tl20m，沿坝轴线长度为8 20m ;沿水流向底宽为25 40m ;支墩间距为6 10m。3.根据权利要求1所述拉索支墩钢构坝，其特征在于，所述泄水结构物宽度为6 18m； 采用坝后背管的型式，支墩下游坡度在1:0. 5 1:1间取值。4.根据权利要求1所述拉索支墩钢构坝，其特征在于，所述支墩上布置拉索排数在 6 14排，每排2 4根，避免布置单根拉索，拉索的长度在10(T400m之间。5.根据权利要求1所述拉索支墩钢构坝，其特征在于，所述挡水钢结构主要由面板、 主梁、次梁、横隔板组成，次梁支撑横隔板，与主梁间隔布置，主梁、次梁、横隔板交叉形成梁格，钢结构的形式为拱形、半圆弧形...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔溦，张社荣，郭千里，林喆，谭森明，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：实用新型
国别省市：