简析橡胶坝螺栓锚固结构

来源:用户上传      作者: 张鹏 韩峥 刘纯祥

　　[摘要]螺栓压板式锚固是橡胶坝工程中应用最多的锚固形式。该文针对螺栓锚固在实际运用中存在螺栓设计标准不一、摩阻力不足的问题，提出一种螺栓锚固改进形式。本结构形式在泰安市大河水库成功应用，值得推广。
　　[关键词]橡胶坝螺栓锚固管理运行
　　
　　 1前言
　　橡胶坝锚固结构将坝袋胶布锚固在基础底板上，形成一个密封的袋体，用水或气体充涨后起到挡水作用，它直接关系到坝袋运行安全，是橡胶坝工程主要组成部分。《橡胶坝技术规范》（SL227-98）推荐螺栓压板式、楔块挤压式、胶囊充水式3类锚固结构。螺栓压板式锚固以其加工精度高、安装方便、适用范围广等优点得以广泛应用。
　　2橡胶坝螺栓锚固
　　2.1 螺栓锚固设计
　　螺栓压板式锚固的锚固构件由螺栓及压板组成。按锚紧坝袋的方式分为穿孔锚固和不穿孔锚固。穿孔锚固是在锚固部位将坝袋穿孔套进预埋的地脚螺栓，用压板锚紧。螺栓压板式锚固的设计根据《橡胶坝技术规范》（SL227-98）附录D.1.3，规定每根螺栓承受的荷载可按下式计算：
　　
　　式中： ――每根螺栓承受的荷载；
　　 ――单位长度螺栓计算荷载，kN/m；
　　 ――栓紧力及扭转力的影响系数，一般取 =1.75；
　　n――1米长度内螺栓根数。
　　螺栓直径按下式计算：
　　
　　式中： ――螺栓直径，cm；
　　 ――螺栓允许拉应力，N/cm2。
　　单位长度螺栓计算荷载取=2.0×T，T为橡胶坝袋径向计算强度。单米内螺栓根数n=5，锚栓采用Q235钢，锚栓允许拉应力 。常用几种不同坝高螺栓直径计算，如表1。
　　
　　2.2 设计存在问题
　　计算中由于T值并不等同于单位长度螺栓荷载 ，而《规范》中并没有给出荷载的计算方法，设计人员大都依照个人经验将T值乘以不同的综合安全系数后作为 ，由此造成同样工程因安全系数取值不同而解出不同的d值。另外，螺栓锚固主要靠拧紧螺母，对螺杆施加强大的预拉力，预拉力将压板、坝袋、锚板夹紧，通过坝袋与锚板之间产生的摩阻力来承受坝袋的设计荷载，但埋置于混凝土中的普通锚杆产生的摩阻力却小于坝袋的径向力设计值，《规范》推荐的设计锚筋为单层锚筋，单层锚筋埋件存在承受弯矩荷载能力差的问题。
　　2.3 新型螺栓锚固简析
　　新型螺栓压板锚固结构是将传统螺栓锚固压板结构按作用功能分成两部分：一是锚固压板与坝袋的连接，二是锚板与钢筋混凝土底板的连接。第一部分采用高强螺栓将坝袋在锚固压板中挤紧，第二部分使用“几”字型布置的锚筋连接压板与钢筋混凝土底板中的钢筋。新型螺栓锚固结构形式见图1。本锚固形式件比较《规范》推荐形式，具有受力分布合理明确，设计简单，锚固可靠、合理等优点，材料投资可节省50%左右，效益显著。
　　
　　图1新型螺栓锚固结构形式
　　高强螺栓的预拉力施工中可采用扭矩法来控制，用直接显示扭矩大小的特制扳手，由事先测定的螺栓中预拉力与扭矩之间的关系施加扭矩。其控制精确度高，螺栓质量可靠，不易发生螺栓拉断事故。为了防止预拉力的损失，一般应按超过规定的预拉力值5%～10%施加扭矩。
　　3锚固结构运行管理
　　橡胶坝能否充分发挥效益，除了合理的规划、设计、施工以及高质量的坝袋外，加强对工程的管理和维护是十分重要的。锚固是橡胶坝能否稳定起到挡水作用的关键部位，其管理和维护至关重要。螺栓压板式锚固应注意：①应定期对锚固件除锈和涂刷防锈剂；②应检查螺栓是否松动，如有松动，必须按安装要求旋紧、压牢；③如遇有滑扣螺帽，则应予以更换。
　　4结语
　　螺栓压板式锚固是目前橡胶坝工程中应用最多的一种锚固形式。通过对橡胶坝螺栓锚固的计算分析，实际运用中存在螺栓标准不一、锚固力不足的问题。本文提出的橡胶坝螺栓锚固改进形式，可充分发挥螺栓锚固的材料性能，提高锚固可靠性，施工简单可行，养护方便，经济性高，本结构形式在泰安市大河水库溢洪道尾水渠橡胶坝工程中成功应用，值得推广。
　　
　　参考文献:
　　[1] SL227-1998,橡胶坝技术规范[S].北京：中国水利水电出版社,1999.
　　[2] 陆吾华,候作启．橡胶坝设计与管理[M].北京：中国水利水电出版社,2005.
　　[3] 高本虎．橡胶坝工程技术指南[M].北京：中国水利水电出版社,2004.
　　
　　

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