一種心牆壩抗震結構的改進方法及所用加筋鏈條網與流程
2023-05-08 06:30:31
本發明涉及一種心牆壩抗震結構的改進方法及所用加筋鏈條網，屬於水利水電行業土石壩抗震技術領域。
背景技術：
在水利水電工程中廣泛應用心牆壩擋水，而擋水建築物必選考慮地震影響。經對土石壩震害調查發現：最普遍的破損型式是裂縫與變形；壩坡滑移、失穩較少見，但工程安全影響大。優選築壩材料和擴大壩體體型方面的土石壩抗震措施經濟性較差。現有研究成果表明高土石壩壩頂抗震加筋能有效減輕大壩震損。
經文獻檢索，高心牆堆石壩壩頂附近抗震加筋措施有三類：一是框格梁型式抗震加筋技術，如塔吉克斯坦境內的努列克心牆堆石壩、我國瀘定水電站等工程。二是土工格柵抗震加筋技術，如我國冶勒瀝青混凝土心牆堆石壩、瀑布溝心牆心牆堆石壩、長河壩心牆堆石壩等工程。三是不鏽鋼筋材抗震加筋技術，如我國糯扎渡心牆堆石壩、苗尾心牆堆石壩等水電站工程。
土石壩內框格梁加筋可通過現場澆築或提前預製後吊裝，框格梁布置進度較慢，影響大壩填築進度。框格梁在壩內布置層數一般較少，與土石變形協調性差、相互作用有限，因此其抗震效果有待進一步研究。
土工格柵攤鋪速度較快，材料可與土石變形協調，具有較好的相互摩擦作用。土工格柵一般由高分子聚合物製作而成，其耐久性較差。同時，土石碾壓填築過程中的高衝擊力可能使土工格柵出現破損。
不鏽鋼筋材因其耐久性高、鋪築方便而逐漸發展起來。但也存在與土石協調變形差的缺點：如壩面扁鋼在大壩施工完成後出現隆起，不能包裹壩面堆石；而壩內扁鋼也出現了與堆石滑移現象。
技術實現要素：
本發明的目的在於，提供一種心牆壩抗震結構的改進方法及所用加筋鏈條網，以採用加筋鏈條網替代現有的硬鋼筋網，使施工填築期可隨堆石體變形，從而解決現有結構與土石協調變形差的缺點及克服現有技術的不足。
本發明的技術方案是這樣實現的：
本發明的一種心牆壩抗震結構的改進方法，該方法是對現有土石壩壩頂抗震加筋技術方案的改進；具體方法是採用加筋鏈條網替代現有的硬鋼筋網以適應堆石散粒體施工期的變形特性；加筋鏈條網分層水平鋪設在壩頂的加筋區高度h範圍內；加筋鏈條網分別位於壩體內的防滲心牆兩側。
用於上述方法中所用的本發明的一種加筋鏈條網，包括由一組基本單元環連接而成的順河向加筋鏈條和由一組基本單元環連接而成的軸線向加筋鏈條；軸線向加筋鏈條在水平面垂直於順河向加筋鏈條設置；在軸線向加筋鏈條與順河向加筋鏈條的交點處用一節可拆單元環替換掉軸線向加筋鏈條或順河向加筋鏈條上的一節基本單元環，通過可拆單元環將交點兩側的兩段軸線向加筋鏈條或順河向加筋鏈條連接在一起構成加筋鏈條網。
由於採用了上述技術方案，本發明與現有技術相比，本發明能使施工填築期可隨堆石體變形，並有效地避免了加筋材料的耐久性差、易破損或變形不協調等問題，還進一步優化了加筋節點的連接方式，方便了現場施工。
附圖說明
圖1是本發明的壩體結構示意圖；
圖2是本發明中加筋鏈條網的結構示意圖；
圖3是兩層加筋鏈條網中可拆單元環的位置示意圖；
圖4是是由基本單元環和可拆單元環構成的鏈條示意圖；
圖5是加筋鏈條網的固定方式示意圖。
附圖中標記為：1-加筋鏈條網，2-壩體，3-頂部加筋區，4-防滲心牆，5-基本單元環，6-可拆單元環，7-順河向加筋鏈條，8-軸線向加筋鏈條，9-錨筋，10-心牆壩壩殼碾壓層面。
具體實施方式
下面結合附圖和實施例對本發明作進一步的詳細說明，但不作為對本發明的任何限制。
本發明的一種心牆壩抗震結構的改進方法，如圖1所示，該方法是對現有土石壩壩頂抗震加筋技術方案的改進；具體方法是採用加筋鏈條網1替代現有的硬鋼筋網以適應堆石散粒體施工期的變形特性；加筋鏈條網1分層水平鋪設在壩體2的頂部加筋區3範圍內；加筋鏈條網1分別位於壩體2內的防滲心牆4兩側。
用於上述方法的本發明的一種加筋鏈條網，如圖2所示，該加筋鏈條網1包括由一組基本單元環5連接而成的順河向加筋鏈條7和由一組基本單元環5連接而成的軸線向加筋鏈條8；軸線向加筋鏈條8在水平面垂直於順河向加筋鏈條7；在軸線向加筋鏈條8與順河向加筋鏈條7的交點處用一節可拆單元環6替換掉軸線向加筋鏈條8或順河向加筋鏈條7上的一節基本單元環5，通過可拆單元環6將交點兩側的兩段軸線向加筋鏈條8或順河向加筋鏈條7連接在一起構成加筋鏈條網1。
實施例
本例解決的問題是：克服現有土石壩抗震加筋材料耐久性或變形協調性差的缺點，提供一種具有變形協調的鏈式加筋的新結構。即在土石壩壩頂需要進行抗震加筋的部位布置縱橫向鐵鏈：施工填築期可隨堆石體變形，地震情況下允許加筋部位土石顆粒出現局部震縮，但鐵鏈筋材限制過大的地震水平變形，防止出現壩體裂縫。
本例如圖1所示，本例是是對現有土石壩壩頂抗震加筋技術方案的改進，圖1中壩體2的形狀與現有壩體完全相同，壩體上遊面和下遊面的坡度也相同，壩體的墊層也相同。不同點是將圖1中頂部加筋區3範圍內的所有硬鋼筋網全部用本發明的加筋鏈條網1替代。加筋鏈條網1如圖2所示，包括由一組基本單元環5連接而成的順河向加筋鏈條7和由一組基本單元環5連接而成的軸線向加筋鏈條8；軸線向加筋鏈條8在水平面垂直於順河向加筋鏈條7；在軸線向加筋鏈條8與順河向加筋鏈條7的交點處用一節可拆單元環6替換掉軸線向加筋鏈條8或順河向加筋鏈條7上的一節基本單元環5，通過可拆單元環6將交點兩側的兩段軸線向加筋鏈條8或順河向加筋鏈條7連接在一起構成加筋鏈條網1。所述可拆單元環6如圖2中的局部放大圖所示，可拆單元環6兩端不封閉，留有窄縫。可以通過可拆單元環6將兩段鏈條端頭的基本單元環5連接在一起。順河向加筋鏈條7與順河向加筋鏈條7之間和軸線向加筋鏈條8與軸線向加筋鏈條8之間的間距相等均為a。圖3是兩層加筋鏈條網中可拆單元環的位置示意圖。由圖3可見，兩層加筋鏈條網之間的間距為h。兩層之間的可拆單元環6是交錯排列的，圖3上層的交點對著下層的網孔。圖4是由基本單元環5和可拆單元環6構成的鏈條示意圖，鏈條可以是順河向加筋鏈條7，也可以是軸線向加筋鏈條8。由圖4可見，基本單元環5可收縮長度為δt，壩內整根水平向鐵鏈可收縮長度t=σ(δt),以適應壩體施工期變形。鏈式加筋結構在壩體內的布置見圖2和圖3，鏈式加筋結構在壩體頂部加筋區3的所有高度範圍內，層與層之間的間距為h。交叉節點採用可拆單元環6連接，順河向加筋鏈條7的總長度l不能深入防滲心牆4。由圖2和圖3可見，所有交叉點均用可拆單元環6連接。
壩內加筋鏈條網1在心牆壩壩殼碾壓層填筑後進行攤鋪施工，如圖5所示，攤鋪後應預緊加筋鏈條網1才能填築上一層壩殼土石料，預緊過程中可採用錨筋9將加筋鏈條網1固定在心牆壩壩殼碾壓層面10上。壩頂加筋區域高度h及長度l由心牆壩動力有限元計算成果確定，壩內加筋長度l應大於1.5倍壩坡計算滑弧深度（不能深入防滲心牆），加筋鏈條網1的層間距h應結合壩殼碾壓層決定（一般為1～5個壩殼碾壓層布置一層加筋鐵鏈）。壩面加筋鐵鏈宜在大壩蓄水前施工，防止施工期變形而影響鐵鏈預緊防護效果。基本單元環5和可拆單元環6尺寸可根據壩體靜力變形分析成果及材料鍛造加工工藝情況調整，但幾何長度大體上滿足0.1m≤d≤0.3m、0.3≤c/d≤1、0.01m≤e≤0.035m要求。為增加基本單元環5和可拆單元環6與土石之間的咬合力，可在單元環上作糙面處理。單元環材料採用普通碳素結構鋼q235及其以上強度材料均可，建議對加筋鐵鏈鍍鋅處理以滿足防腐要求。此結構不但適用於水利水電行業中心牆壩壩頂抗震加筋技術，還適用於其他面板壩等土石壩工程的抗震加筋防護。