专利名称：不均匀柔性锚固消力塘反拱底板结构的制作方法
技术领域：
本发明涉及有关泄水建筑物消能防冲设施技术领域，特别是涉及一种不均匀柔性锚固 消力塘反拱底板结构。
背景技术：
目前，消能防冲工程中采用的消力塘反拱底板结构的锚固方式通常为均匀分布式刚性 锚固，在消力塘反拱底板上的不同位置布置相同的锚固钢筋量。由于消力塘的"拱"的作用， 组成消力塘反拱底板的各板块的安全系数差别很大， 一般情况下，中心板块的安全系数最 大，边缘板块的安全系数最小，这样就造成了当其它板块上的锚固钢筋发生屈服时，中心 板块的锚固钢筋仍然具有很大的阈值，于是造成消力塘反拱底板结构的中心板块的锚固钢 筋量浪费。
此外，由于消力塘反拱底板所承受的荷载主要是由锚固钢筋与拱座联合承担，但是由 于现有的消力塘反拱底板结构的锚固钢筋无法承受较大的拱端推力，容易屈服，往往锚固 钢筋在所受到的拱端力较小的时候就已经发生了屈服，从而使得消力塘反拱底板结构中的 拱座并未起到较大的作用，不利于锚固钢筋与拱座之间的联合受力，也不利于发挥拱座混 凝土的抗压特性和拱结构的超载能力。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种不均匀柔性锚固消力塘反拱底板结构，可以在保 证消力塘安全性的同时有效地降低其所需要的锚固钢筋量。
为此，本发明提供了一种不均匀柔性锚固消力塘反拱底板结构，包括沿消力塘反拱底 板横向分布的多段混凝土反拱底板、混凝土拱座、锚固钢筋，位于消力塘反拱底板横向不 同位置的混凝土反拱底板按照中心板块量小、边缘板块量大的原则设置有不同的锚固钢筋 量，且锚固钢筋(6)设置一定长度的自由段。
优选地，位于消力塘反拱底板横向中心位置的所述混凝土反拱底板所设置的锚固钢筋 量比位于消力塘反拱底板横向边缘位置的所述混凝土反拱底板所设置的锚固钢筋量小。
优选地，位于消力塘反拱底板横向中心位置的所述混凝土反拱底板所设置的锚固钢筋 量为位于消力塘反拱底板横向边缘位置的所述混凝土反拱底板所设置的锚固钢筋量的 1/3 2/3。
优选地，位于消力塘反拱底板横向中心位置的所述混凝土反拱底板上没有设置锚固钢筋。
优选地，所述混凝土反拱底板上设置有以一定间距分布的、用于容纳固定所述锚固钢筋的灌浆孔洞，所述锚固钢筋包括用于灌注固结灌浆的灌浆部分长度部分12和不进行固结
灌浆灌注的自由段长度部分h。
优选地，所述锚固钢筋上不进行灌注的自由段长度部分h为2 5m。
优选地，所述不均匀柔性锚固消力塘反拱底板结构具有的反拱底板中心角9为45°
75°。
由以上本发明提供的技术方案可见，本发明提供的不均匀柔性锚固消力塘反拱底板结 构，由于在安全系数大的消力塘反拱底板横向中的中间板块所配置的锚固钢筋量小，而在 安全系数小的边缘板块配置的锚固钢筋量大，这样就有效地降低消力塘反拱底板结构所需 的锚固钢筋量。此外，由于不均匀柔性锚固消力塘反拱底板结构中各组成板块上的锚固钢 筋采用柔性锚固方式，从而使得本发明提供的不均匀柔性锚固消力塘反拱底板结构上的锚 固钢筋即使在承受较大的拱端推力的情况下也不容易发生屈服，从而在面临较大的拱端推 力时，有利于实现消力塘反拱底板结构上锚固钢筋与拱座之间的联合受力，也有利于发挥 拱座混凝土的抗压特性和拱结构的超载能力。
图1为本发明提供的不均匀柔性锚固消力塘反拱底板结构的平面布置图； 图2为本发明提供的不均匀柔性锚固消力塘反拱底板结构沿A-A线的剖面图； 图3为本发明提供的不均匀柔性锚固消力塘反拱底板结构中反拱底板的锚固钢筋布置 示意图4为本发明提供的不均匀柔性锚固消力塘反拱底板结构上柔性锚固钢筋的布置示意图。
具体实施例方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和实施方式对本发明 作进一步的详细说明。
图1为本发明提供的不均匀柔性锚固消力塘反拱底板结构的平面布置图，图2为本发 明提供的不均匀柔性锚固消力塘反拱底板结构沿A-A线的剖面图，图3为本发明提供的不 均匀柔性锚固消力塘反拱底板结构中反拱底板的锚固钢筋布置示意图，图4为本发明提供 的不均匀柔性锚固消力塘反拱底板结构上柔性锚固钢筋的布置示意图。
如图1至图4所示，本发明提供的不均匀柔性锚固消力塘反拱底板结构包括沿消力 塘反拱底板横向分布的多段混凝土反拱底板l、混凝土拱座2、排水廊道3、键槽缝4、止 水5、锚固钢筋6、固结灌浆7、灌浆孔洞8、交通廊道9。
需要说明的是， 一个消力塘反拱底板结构主要由反拱底板、锚固钢筋及拱座组成。
如图1至图4所示，图1中的L]为反拱板块顺水流方向B具有的长度；图2中的d为底板块的厚度，6为反拱底板中心角，R为反拱底板内半径；图4中的1为锚固钢筋深入 基岩中的长度，h为锚固钢筋自由段长度，12为锚固钢筋灌浆部分长度。
在本发明中，位于消力塘反拱底板横向不同位置的消力塘反拱底板(即多段混凝土反 拱底板1)设置有不同的锚固钢筋量，具体为安全系数大的中心板块(即位于消力塘反 拱底板横向中心位置的混凝土反拱底板1)所设置的锚固钢筋量小、安全系数小的边缘板 块(即位于消力塘反拱底板横向边缘位置的混凝土反拱底板1)所设置的锚固钢筋量大， 从而可以有效地利用中心板块锚固钢筋的阀值，有效地降低一个消力塘反拱底板结构所需 要的锚固钢筋量。
具体实现上，不同位置的消力塘反拱底板布置不同的锚固钢筋量，可按中心板块量小、 边缘板块量大的原则布置， 一般情况下中间板块的锚固钢筋量可取边缘板块锚固钢筋量的 1/3 2/3，甚至于中间板块可以不用锚固钢筋。
此外，在本发明提供的不均匀柔性锚固消力塘反拱底板结构的每个板块中，设置有以 一定间距分布的锚固钢筋灌浆孔洞8，所述灌浆孔洞8如图4所示，所述灌浆孔洞8为用 于容纳固定锚固钢筋6的孔洞，所述锚固钢筋6深入基岩中的长度为1 ，所述锚固钢筋6 下部长度为b的部分灌注有固结灌浆7。由于所述锚固钢筋6的上部长h的部分不进行灌 浆，而下部长度为l2的部分进行了固结灌浆，因此经过上述设置，所述锚固钢筋6成为柔 性锚固钢筋(参见图4所示)。在本发明中，h为锚固钢筋6的自由段长度，12为锚固钢筋 6的灌浆部分长度。
下面对本发明结构的具体实现过程作如下说明。
在具体实践中，在消力塘反拱底板施工前，应该先根据具体工程情况确定该反拱底板 的体型(具体包括线型、圆心角、板块尺寸、厚度等要素)、拱座的体型、各底板块上的 锚固钢筋量、锚固钢筋长度以及柔性锚固钢筋预留自由段长度。在施工时，在位于消力塘 反拱底板横向不同位置的消力塘反拱底板布置不同的锚固钢筋量，可按中心板块小、边缘 板块大的原则进行布置， 一般情况下中间板块的锚固钢筋量可取边缘板块锚固钢筋量的 1/3 2/3，甚至于中间板块可以不用锚固。
此外，在现场施工时，先在地基上按设计要求在每个板块的位置以一定间距布置锚固 钢筋灌桨孔洞，灌浆孔洞的直径及深度根据所配锚固钢筋确定。如果锚固钢筋在地基内的 部分长为l，那么对其下部长度为12的部分进行固结灌浆，而锚固钢筋上部长h的部分不 进行灌桨，从而形成柔性锚固钢筋，然后继续浇筑消力塘底板混凝土直至底板完成。
需要说明的是，h即为锚固钢筋的自由段长度，12即为锚固钢筋的灌浆部分长度。在 具体运用实践上，锚固钢筋的上部长度一般h可取2 5m。
上述本发明提供的技术方案，可以运用于众多消能防冲设施中。例如下面实施例所述， 在反拱水垫塘中具体实施本发明提供的技术方案。
在本发明的实施例中，采用本发明技术方案的不均匀柔性锚固消力塘反拱底板结构的反拱水垫塘的总长为L，共分N段，从上游到下游为等宽布置，所述反拱水垫塘的消力塘 反拱底板中心角为e，所述0—般取45° 75°，反拱底板的内径为R，所述R根据河谷形 状及其他具体情况(如地质情况)确定，所述反拱水垫塘沿反拱底板横向分成n块，其底 板块厚d，且沿水流方向每隔L,设置施工缝。
在上述实施例中，沿反拱底板横向分布的各板块上的锚固钢筋量布置可以按照边缘板 块量大、中心板块量小进行布置，具体实现上，优选为反拱底板的中心板块的钢筋锚固 量为边缘板块钢筋锚固量的1/2，当然，边缘板块上的钢筋锚固量需要满足其安全标准。
此外，在本实施例中，锚固钢筋可以均按柔性锚固方式进行钢筋设置，具体设置操作 为在锚固钢筋深入基岩的长度为1时，对钢筋下部12长的部分进行固结灌浆，在灌浆孔 洞上部均预留出h的长度不进行灌浆，在本发明的实施例中，具体h的长度优选为取2 5 米。经过多次试验统计，采用该结构的反拱水垫塘至少在承受18m以上的扬压力水头时， 其所具有的锚固钢筋才开始发生屈服，此时的拱端推力水平为(200 300) x9.8kN/m，因 此可见，本发明实施例中的反拱水垫塘在采用本发明提供的不均匀柔性锚固消力塘反拱底 板结构后，不仅可以大量节省反拱底板结构上锚固钢筋的用量，还可以充分发挥锚固钢筋 的性能，从而充分协调消力塘反拱底板结构上锚固钢筋与拱座之间的联合受力，并发挥拱 座混凝土的抗压特性和拱结构的超载能力。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来 说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视 为本发明的保护范围。
权利要求
1、一种不均匀柔性锚固消力塘反拱底板结构，其特征在于，包括沿消力塘反拱底板横向分布的多段混凝土反拱底板(1)、混凝土拱座(2)、锚固钢筋(6)，位于消力塘反拱底板横向不同位置的混凝土反拱底板(1)按照中心板块量小、边缘板块量大的原则设置有不同的锚固钢筋(6)量，且锚固钢筋(6)设置一定长度的自由段。
2、 如权利要求1所述的不均匀柔性锚固消力塘反拱底板结构，其特征在于，位于消 力塘反拱底板横向中心位置的所述混凝土反拱底板(1)所设置的锚固钢筋(6)量比位于 消力塘反拱底板横向边缘位置的所述混凝土反拱底板(1)所设置的锚固钢筋(6)量小。
3、 如权利要求2所述的不均匀柔性锚固消力塘反拱底板结构，其特征在于，位于消 力塘反拱底板横向中心位置的所述混凝土反拱底板(1)所设置的锚固钢筋(6)量为位于 消力塘反拱底板横向边缘位置的所述混凝土反拱底板(1)所设置的锚固钢筋(6)量的1/3 2/3。
4、 如权利要求1所述的不均匀柔性锚固消力塘反拱底板结构，其特征在于，位于消 力塘反拱底板横向中心位置的所述混凝土反拱底板(1)上没有设置锚固钢筋。
5、 如权利要求1至4中任一项所述的不均匀柔性锚固消力塘反拱底板结构，其特征 在于，所述混凝土反拱底板(1)上设置有以一定间距分布的、用于容纳固定所述锚固钢 筋(6)的灌浆孔洞(8)，所述锚固钢筋(6)包括用于灌注固结灌浆(7)的灌浆部分长 度部分l2和不进行固结灌浆(7)灌注的自由段长度部分h。
6、 如权利要求5所述的不均匀柔性锚固消力塘反拱底板结构，其特征在于，所述锚 固钢筋(6)上不进行灌注的自由段长度部分h为2 5m。
7、 如权利要求1至4中任一项所述的不均匀柔性锚固消力塘反拱底板结构，其特征 在于，所述不均匀柔性锚固消力塘反拱底板结构具有的反拱底板中心角6为45° 75°。
全文摘要
本发明公开了一种不均匀柔性锚固消力塘反拱底板结构，包括沿消力塘反拱底板横向分布的多段混凝土反拱底板(1)、混凝土拱座(2)、锚固钢筋(6)，位于消力塘反拱底板横向不同位置的混凝土反拱底板(1)按照中心板块量小、边缘板块量大的原则设置有不同的锚固钢筋(6)量，且锚固钢筋(6)设置一定长度的自由段。通过本发明提供的不均匀柔性锚固消力塘反拱底板结构，可以在保证消力塘安全性的同时有效地降低其所需要的锚固钢筋量。此外，本发明提供的不均匀柔性锚固消力塘反拱底板结构可以在承受较大的拱端推力的时候实现消力塘反拱底板结构上锚固钢筋与拱座之间的联合受力，并有利于发挥拱座混凝土的抗压特性和拱结构的超载能力。
文档编号E02B8/00GK101302750SQ200810053458
公开日2008年11月12日 申请日期2008年6月10日 优先权日2008年6月10日
发明者昉 刘, 刘喜珠, 练继建, 斌 马 申请人:天津大学