水闸除险加固工程设计及措施

(一)工程布置

中墩及其以上结构全部拆除重建,闸室过水总净宽216.0m,单孔净宽12.0m,共18孔,中墩厚1.5m,采用C25 混凝土,闸室总宽241.5m,闸墩长24.0m,墩顶高程57.5～58.3m。闸室内设工作闸门和检修闸门各一道,新工作门为斜支臂式钢质弧形门,尺寸为12.0m×9.5m (宽×高),新启闭机采用2×250kN 弧形门卷扬启闭机。为尽可能的减小上部重量,从而以减小地震作用,由原机架桥桥墩形式改为排架形式。新建机架桥由两片预制钢筋混凝土 (C30)T 形梁组成,桥面高程62.50m,桥面宽4.8m,面板厚0.15m,梁肋宽0.35m,梁肋净距2.1m,梁肋外侧翼缘 (悬臂)板净宽1.0m,厚度由0.15m 渐变至0.10m,梁端设封头板,在启闭机位置各设两个次梁,以承担启闭机地脚螺栓传来的荷载。机架桥上设启闭机房,因工程位于强地震区,为减少地震荷载对结构的影响,启闭机房采用钢筋混凝土(C30)框架结构,墙和屋面采用彩钢板轻型结构,室内净高3.2m。新检修门采用12×1.0×9—9.0m 叠梁式平面滑动钢闸门,18孔闸共设2套检修门,每套门9节,共18节,每节高1.0m,双吊点。更新的检修门启闭设备包括2×50kN 双钩同步电动葫芦和自动挂脱梁各一台。检修闸门前设有检修桥,宽2.5m,为钢筋混凝土∏形梁结构。改造后的交通桥荷载设计标准按汽—20设计,挂—100校核。桥面宽为净7+2×0.75m。保留闸底板,闸底板高程仍为46.0m,设0.5m 驼峰堰,堰顶高程46.5m。仅对闸底板裂缝进行处理。保留闸室边墩,仅对闸边墩临水侧和闸门支座进行加固处理。该闸造布置如附图4、附图5、附图6所示。

(二)中墩、机架桥及排架设计

新建机架桥及排架均采用钢筋混凝土结构,结构计算同第二章,不再赘述。

(三)边墩加固措施

机架桥桥墩及其以上结构全部拆除。闸室及两侧桥头堡改造后,桥头堡远离边墩4.5m,且为混凝土灌注桩基础,因此,桥头堡不会对边墩产生附加荷载,而且闸墩上部结构由原机架桥桥墩形式改为排架形式,比原结构荷载有所减少。采取以上抗震措施后,大大减小了边墩的荷载作用。

加固后边墩荷载计算见表3-30,边墩根部内力计算见表3-31,边墩承载能力复核成果见表3-32。

表3-30　边墩荷载计算表

表3-31　边墩根部内力计算表

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表3-32　边墩承载能力复核成果表

(四)闸门支座设计

闸门支座牛腿采用钢梁,外包钢筋混凝土厚200mm,梁内充填混凝土,将整个钢梁包裹,以保护钢梁免遭锈蚀。另外该处理措施还可以将闸墩内的辐射筋锚固在钢梁上,改善辐射筋的受力条件。该部分设计从略。

(五)闸墩辐射筋

基本组合荷载效应:弧门推力计算条件为闸前挡水位55.0m,闸后水位平闸底板,水推力由静水压力和风浪压力组成,经计算水推力为F=3060kN。

偶然组合荷载效应:弧门推力设计计算条件为闸前挡水位55.0m,闸后水位平闸底板,遇Ⅸ度地震,水推力由静水压力和动水压力组成,经计算水推力为F=3342kN。

按式(3-20)计算,当基本组合荷载效应水闸墩单侧推力为F=3060kN 时,需要辐射筋总面积As=12455mm2;当闸前挡水位55.0m 遇Ⅸ度地震,闸墩单侧水推力为F=3342kN 时,需要辐射筋总面积As=11563mm2。考虑到闸墩纵向和水平筋的作用后,闸墩每侧选用Ⅱ级钢筋2028,面积As=12316mm2。按SL/T191—96 《水工混凝土结构设计规范》10.9.2条要求:扇形钢筋与弧门推力方向的夹角不宜大于30°。以推力方向对称布置,闸墩每侧布置两排,每排布置10根,每根辐射筋与推力方向夹角分别为3°、9°、15°、21°、27°,设双排。

(六)闸底板裂缝处理措施

闸底板裂缝主要是由于施工期缺乏温控措施所产生的温度裂缝。主要对策是设法加强闸墩适应因温度变化而引起的变形,并确保构件的整体性。对于小于0.2mm 的短细裂缝,因危害性较小,不再进行处理;对于贯通缝和大于0.2mm 的裂缝按弹性缝处理。