混凝土坝毕业设计(8)

兰州交通大学毕业设计(论文)

第六章 细部结构设计

一 坝体分缝与止水

由于地基不均匀沉降、温度变化、施工时期的温度应力以及施工浇筑能力等原因，一般要对坝体进行分缝。

重力坝分缝的原因是：在施工期间，水泥在水化凝固时要发热，使砼升温而膨胀，由于受到基岩的约束，坝体内产生拉应力。但是由于砼的初期弹模低，后期弹模高，因此后期产生的拉应力比初期产生的压应力大，最终在坝体产生的是拉应力，这个拉应力会导致坝体砼裂缝。为此，应在坝体内设置温度收缩缝，以减少基岩的约束，降低坝体施工的温度拉应力，防止产生裂缝。

如相邻段修建在不同的岩基上，不同岩基承受荷载作用后的沉降量不同，从而将在坝体内造成应力集中，会导致产生裂缝。

砼重力坝需设三种缝：横缝、纵缝和施工缝。

（一） 横缝

横缝垂直于坝轴线，将坝体分为若干坝段。其作用是减小温度应力，适应地基不均匀变形和满足施工要求。横缝可兼作伸缩缝和沉降缝，横缝间一般为12～20米，本坝体横缝间距采用18米，横缝又可分为永久性和临时性两种横缝。

1 永久性横缝

永久性横缝常做成竖直平面，不设键槽，不进行灌浆，使各坝段独立工作。根据地基和温度变化情况，可不留缝宽。

横缝内需设止水，止水材料有金属片、橡胶、塑料及沥青等。本坝体属于高坝，设两道止水片，中间设沥青井。金属止水片采用1.6mm厚的紫铜片，第一道止水至上游面的距离应有利于改善坝体头部应力，取1.5米，每侧埋入砼的长度为20cm，沥青井设为方形，尺寸为25cm×25cm，井内所灌注的填料由II号和III号石油沥青、水泥和石棉粉组成，井内设加热设备，防止沥青老化。

止水片及沥青井需伸入岩基一定深度为40cm，井内填满沥青砂。止水片后面设检查井，检查井的断面尺寸为1.2m×0.8m，井内设爬梯，休息平台，并与检查廊道相连通。

沿溢流坝面，坝体下游最高尾水位以下和穿越横缝的廊道及孔洞周边均需要设止水。

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溢流坝段的横缝，有两种布置方式：一是设在闸墩中间，此时各坝段产生不均匀沉陷时不影响闸门启闭，工作可靠，缺点是闸墩厚度增大。二是设在溢流孔跨中，此时闸墩可以较薄，但易受地基不均匀沉陷的影响，且水流在横缝上流过，易造成局部水流不顺。适用于基岩较坚硬完整的情况。

2 临时性横缝

临时性横缝的缝面设置键槽和灌浆系统。设置键槽是为了增强缝面的抗剪能力。有横向布置和纵向布置。缝槽深约10cm，槽底宽20cm，两边做成缓坡。

（二） 纵缝

为了适应砼的浇筑能力和减少施工期的温度应力，常在平行坝轴线方向设纵缝，将一个坝段分为若干个坝块，待坝体降到稳定温度后再进行接触灌浆。纵缝是平行于坝轴线设置的温度缝和施工缝，间距一般为15－30m。纵缝按其布置形式可分为：铅直纵缝、错缝、斜缝三种。有时不设纵缝，采取通仓浇筑方法。

1 铅直纵缝

铅直纵缝是最常采用的一种纵缝，纵缝间距一般为15-30m，为使缝面更好的传力，需在缝面设三角形键槽，槽面大致顺主应力方向。为保证坝段的整体性，沿缝面应布设灌浆系统，待坝体温度冷却到稳定温度，坝块收缩，缝的张开度达到0.5mm以上时再进行灌浆。纵缝两侧的坝块可以单独浇筑上升，但高差不宜过大。

2 错缝

错缝式浇筑块的厚度一般为3～4m，错缝间距为10～15m，缝的错距为1/3～1/2浇筑块的厚度。采用错缝布置时，缝面间不需做灌浆处理，施工简便，但整体性差，适用于低坝。

3 斜缝

大致沿主应力方向设置，因缝面的剪应力很小，可以不必灌浆，但斜缝施工复杂，极少采用。

4 通仓浇筑

施工简便，可以加快施工进度，坝的整体性较好，但温度应力大，必须进行严格的温度控制，按重力坝设计规范要求，高坝采用通仓浇筑，必须有专门论证。

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（三）施工缝

水平施工缝是浇筑块之间新老砼的接合面，是临时性的，在工程完成后，是不允许出现的缝。新砼浇筑前，必须清除施工缝面的浮渣、灰尘和水泥乳膜，用风水枪或压力水冲洗，使表面成为干净的麻面，再均匀铺一层2-3cm水泥砂浆，然后浇筑。普遍采用薄层浇筑法，浇筑块厚度一般为1.5-4.0m，在基岩表面需用0.75-1.0m薄层浇筑，以便通过表面散热，减弱砼温升，防止开裂。上、下层之间常间歇3-7d。水平施工缝的处理质量关系到大坝的强度、整体性和防渗性，处理不好将成为坝体内的薄弱面，必须予以高度重视。

二 砼标号分区

（一）砼分区的特性和要求

砼重力坝坝体各部位的工作条件及受力不同，对砼的强度、抗渗、抗冻、抗侵蚀、抗冲刷、低热、抗裂等性能指标的要求也不同。为满足坝体各部位的不同要求，节省水泥用量及各种费用，把安全与经济统一起来，通常将坝体砼按不同工作条件进行分区，选用不同的强度等级和性能指标。通常可分为六个区：（见表8）

Ⅰ区－上下游最高水位以上坝体表层砼，受大气影响；

Ⅱ区－上下游水位变化区坝体表层砼，既受水的作用也受大气影响； Ⅲ区－上下游最低水位以下坝体表层砼； Ⅳ区－靠近地基的砼； Ⅴ区－坝体内部砼；

Ⅵ区－抗冲刷部位的砼（如溢流面、泄水孔、导墙和闸墩等）。

为了便于施工，坝体砼采用的标号种类应尽量减少，并与枢纽中其他建筑物的砼标号相一致。同一浇筑块中的标号不得超过两种，相邻区的标号不得超过两级，以免引起应力集中或产生温度裂缝。分区厚度一般不小于2～3m，以便浇筑施工。

各区对砼性能的要求见下表，表中有“＋＋”的项目为选择各区砼的主要控制因素；有“＋”的项目为需要提出要求的，有“－”的项目为不需要提出要求的。

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表8 坝体各区对砼性能的要求

Ⅳ Ⅴ Ⅵ ＋＋ ＋＋ ＋＋ ＋ ＋ － ＋ ＋ ＋＋ － － ＋＋ ＋ － ＋＋ ＋＋ ＋＋ ＋ 0.55 0.70 0.50 0.60 0.70 0.50 抗裂 抗冲耐磨 Ⅰ Ⅱ Ⅲ ＋ ＋ ＋＋ － ＋ ＋＋ ＋＋ ＋＋ ＋ － － － － ＋ ＋ 分区 强度 抗渗 抗冻 抗冲刷 抗侵蚀 最大水灰比 底热 严寒和寒温和 冷地区 地区 ＋ ＋ ＋ 0.60 0.50 0.55 0.65 0.55 0.60 选择各区宽度 的主要因素 施工和冰冻深度 抗冻、抗渗和施工 抗渗、抗裂和施工 表9 砼抗冻标号的最小允许值

结构类型 气候条件 严寒气候条件(最冷月月平 均气温低于-10℃) 寒冷气候条件(最冷月月平均 气温在-3～-10℃之间) 钢筋砼 砼 钢筋砼 砼 工作条件 水位涨落区的外部砼 水位涨落区以冻融循环总次数 上的外部砼 ≤50 D200 D150 D150 D100 ＞50 D250 D100 D200 D200 D50 D150 注：冻融循环总次数是指一年内气温从+3 ℃以上降至-3℃以下，又回升至+3℃以上的交替次数，或一年内月平均气温低于-3℃期间内，因水位涨落而产生的冻融交替次数。

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表10 砼抗渗标号的最小允许值

项次 1 结构类型及运用条件 大体积砼结构的下游面及建筑物内部 H＜30 2 大体积砼结构的挡水面防渗层砼 H=30～70 H＞70 J＜10 3 砼及钢筋砼结构构件（其背水面能自由渗水者） J=10～30 J＞30 抗渗标号 S2 S4 S6 S8 S4 S6 S8 注： 表中H为水头(m)；J为渗透坡降。 砼分区标号的性能应符合（表8）的要求：

1、坝体内部有大孔口，包括导流孔、引水管、泄水孔、孔壁周围的砼以及地震设计烈度8度以上的坝体上部砼，其强度等级应适当提高。

2、选择砼强度等级时，应考虑承受由温度、渗透压力及局部应力集中所产生的拉应力、剪应力或主应力。

3、严寒及寒冷地区施工期冰冻严重应特别重视坝体及各种附属建筑物的砼和钢筋砼的抗冻性要求。严寒地区，在水位变化频繁区，抗冻性为D150～D200（薄壁钢筋砼结构抗冻性应为D200 ～D250），温和地区为满足耐久性也应有抗冻性要求。

4、坝体内部砼强度等级不应低于C10（90天龄期）。

5、溢流面、泄水孔、护坦、消力墩和鼻坎等部位有抗冲要求的砼强度等级不应低于C20,对抗冲刷要求较高的砼，其抗压强度应不低于C30，严寒地区应满足D150～D200。

（二） 大坝砼分区结果

根据砼分区的有关规定，结合工程实际，坝体混凝土分区示意图，砼各部位选用的各项指标见下表

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