清河水库溢洪道闸墩裂缝分析

摘要：清河水库溢洪道位于水库大坝右岸，闸墩及边墙为混凝土浇筑，不同程度存在裂缝，作为水利枢纽工程的主要建筑物，其本身的可靠性对于枢纽安全是至关重要的，因此有必要对溢洪道闸墩裂缝成因进行分析，准确判断闸墩在带裂缝运行中是否安全、稳定，确保水库安全。

Abstract: The Qinghe reservoir spillway is located on right bank of dam, pouring of concrete piers and side walls have cracks in varying degrees, as the main building water conservancy project, its own reliability is essential for security of pivot, it is necessary to analyze cracks causes in spillway, and accurately determine whether the operation of the pier operation with cracks is safe and stable in order to ensure the safety of reservoirs.

关键词：清河水库；溢洪道；混凝土；裂缝

Key words: Qinghe reservoir；spillway；concrete；crack

中图分类号：TV52 文献标识码：A文章编号：1006-4311（2011）03-0050-01

0引言

清河水库溢洪道位于大坝右岸约500.00m处的垭口，出口泄水中心距大坝坝脚约600.00m处，溢洪道由进水渠段、控制段、收缩段、泻槽段及出口扩散消能段五部分组成，总长580.00m，座落在新鲜基岩上。溢洪道工程1958年10月13日动工，1962年溢洪道进口修改设计，将原设计2孔正常溢洪道、6孔非正常溢洪道改为6孔正常溢洪道，于1966年9月26日正式建成。

1裂缝形成

在实际检测中发现所有中墩墩均在其大致中间部位存在贯穿竖向裂缝，裂缝从基础向上发展，但尚未发展至墩顶，并且裂缝均处于牛腿分布筋边缘，因此初步判断裂缝由基础温度应力引起，裂缝上部受牛腿荷载影响较大。

边墩裂缝较多，其中一条裂缝折向牛腿根部，说明裂缝后期受牛腿作用影响较为显著，但由于边墩裂缝后侧抗水平荷载能力较大，因此，边墩裂缝对结构影响远较中墩小。

2结构复核

根据牛腿施工图可以看出，牛腿附近闸墩区域受拉钢筋布置在一个矩形范围内，而且钢筋延伸长度（6.00m）小于现行设计（7.50m），因此有必要对此结构进行复核，以检查闸墩裂缝是否与牛腿作用存在联系。

为安全起见，应考虑裂缝导致钢筋锈蚀失效，间墩受力改变。

2.1 闸墩裂缝后侧单独承载复核根据水库运行方式，闸门最高挡水高度为9.30m（135.30-126.00m），此时，钢闸门将静水压力传递给牛腿，缝后闸墩单独承受所有荷载，计算模型取缝位置在牛腿前6.00m（支座附近区域受拉钢筋末端）且不考虑闸墩钢筋作用。

计算过程与控制段计算完全相同，计算结果如下：

抗滑安全系数：1.61

基础应力=-0.09MPa

可见，缝后闸墩单独承受荷载的稳定及应力均不满足现行规范，因此必须对裂缝进行处理，防止钢筋锈蚀后侧闸墩单独承受荷载。

2.2 弧形闸门支座高度复核弧形闸门支座位于闸墩下游侧，支座中心桩号为1+017.83m、高程为130.30m。牛腿结构形式在平面上呈矩形断面，宽1.20m、长3.00m、高1.00m。

本次复核校核洪水较原设计校核洪水位小，因此弧形门支铰处于水面线上，满足规范要求。

2.3 弧形闸门支座局部受拉区抗裂验算根据《水工混凝土结构设计规范》（SL/T191-96）弧形闸门支座局部受拉区的裂缝控制应满足：Fs≤0.7ftkbE （闸墩受两侧弧门支座推力作用）；

Fs≤（闸墩受一侧弧门支座推力作用）。

式中：Fs-由荷载标准值按荷载效应短期组合计算的闸墩一侧弧门支座推力值；ftk-混凝土轴心抗拉强度标值；b-弧门支座宽度；B-闸门厚度；e0-弧门支座推力对闸墩厚度中心线的偏心距。

根据《辽宁省清河水库工程质量检测报告》实测混凝土标号，牛腿混凝土标号为C25，混凝土轴心抗拉强度标准值ftk=1.75。根据施工图纸弧门支座宽度为1.20m，闸墩厚2.50m。

闸门挡水最大挡水水位135.30m，此时闸门受力Fs=2162.25N。

经计算Fs=2162.25N≤0.7ftkbB=3675.00kN，所以牛腿附近闸墩区域抗裂满足要求。

弧形闸门支座局部受拉区钢筋复核。

根据《水工混凝土结构设计规范》（SL/T191-96）计算闸墩局部受拉区钢筋：F≤fyAsicosi

式中：F－闸墩一侧弧门支座推力的设计值；fy－局部受拉钢筋强度设计值；Ast－钢筋截面面积；?兹i－钢筋与弧门推力方向夹角。

计算需要钢筋As=9201mm2

因此支座闸墩钢筋满足设计要求，但受拉钢筋布置和延伸长度不符合要求。

3结论

从上述计算可以看出牛腿设计抗裂能力满足规范要求，但支座闸墩钢筋分布集中，荷载分散面积小，在钢筋尾部形成集中荷载，因此在温度裂缝诱导下发展成闸墩现状裂缝分布。

根据“95.7”洪水（134.93）考验，闸墩未出现特殊异常，说明闸墩稳定和强度目前状态下没有问题，这主要是裂缝尚未完全贯通墩顶，钢筋锈蚀轻微，缝前缝后闸墩作为一个整体承受荷载。但裂缝继续发展宽度，引起钢筋锈蚀断裂，导致缝后闸墩单独受力就比较危险了。因此，必须对此进行处理。