CN112359805B - 预防闸室薄壁结构长时间间歇后产生裂缝的方法 - Google Patents

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Abstract

一种预防闸室薄壁结构长时间间歇后产生裂缝的方法，方法包括：浇筑闸室的底板并对浇筑完成的底板进行保温，使得该底板保持在20℃以上；沿该底板的长度方向上分段浇筑一过渡区，其中该过渡区至少分为两段；在浇筑该过渡区过程中，获取该过渡区需满足的竖向应力规范值，并且根据该竖向应力规范值获取该过渡区对应的温度应力系数；根据该温度应力系数获取该过渡区的浇筑高度，并根据该高度浇筑该过渡区；对浇筑完成的过渡区进行保温，并在5至7天内在该过渡区之上浇筑闸墙。本发明方法可以有效避免闸墙长间歇后薄壁结构的开裂，从而保证船闸的安全运行。

Description

预防闸室薄壁结构长时间间歇后产生裂缝的方法
技术领域
本发明涉及闸室施工技术领域，具体涉及一种预防闸墙薄壁结构长时间间歇后产生裂缝的方法。
背景技术
底板、导角、闸室墙三种结构的建设是船闸建设中的难点，闸室底板与导角、闸墙浇筑必然会产生28天以上的长间歇。根据统计结果发现，闸室底板浇筑后需要建立闸墙模板，28天长间歇为最短时间，计算发现长间歇导致对闸墙产生较强约束，同时28天的时间导致新老混凝土产生较高的新老混凝土温差。两种不利因素是导致闸墙紧邻底板处均匀开裂的必然原因，这种裂缝在将来的运行过程中承受较大闸墙重力和水压作用下容易进水产生水力劈裂现象，从而影响坝体的整体安全特性。目前没有措施预防这种裂缝的产生，只能在裂缝产生后花费大量人力、财力修复。
发明内容
本发明的目的在于提供一种预防闸室薄壁结构长时间间歇后产生裂缝的方法，该方法可以有效避免闸墙薄壁结构长间歇后的开裂。
为了达成上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种预防闸室薄壁结构长时间间歇后产生裂缝的方法，所述方法包括：
浇筑闸室的底板并对浇筑完成的底板进行保温，使得该底板保持在20℃以上；
沿该底板的长度方向上分段浇筑一过渡区，其中该过渡区至少分为两段；
在浇筑该过渡区过程中，获取该过渡区需满足的竖向应力规范值，并且根据该竖向应力规范值获取该过渡区对应的温度应力系数；
根据该温度应力系数获取该过渡区的浇筑高度，并根据该高度浇筑该过渡区；
对浇筑完成的过渡区进行保温，并在5至7天内在该过渡区之上浇筑闸墙。
在一实施例中，“在浇筑该过渡区过程中，获取该过渡区需满足的竖向应力规范值”的步骤包括：
在实验室内，获取该过渡区对应的混凝土强度；
将该混凝土强度除以预设的安全系数获取该竖向应力规范值。
在一实施例中，“根据该竖向应力规范值获取该过渡区对应的温度应力系数”的步骤包括：
根据该底板的浇筑龄期获取该底板混凝土对应的弹性模量E；
获取该底板与过渡区对应的混凝土温差T；
按照下式所示的方法获取该过渡区对应的温度应力系数：
Figure GDA0003194936840000021
其中，ζ为温度应力系数，σx为竖向应力规范值，α为预设的线膨胀系数。
在一实施例中，“根据该温度应力系数获取该过渡区的浇筑高度”的步骤包括：
根据该温度应力系数并采用插值法获取该过渡区每一分段对应的高长比；
基于该高长比并且根据该过渡期每一分段的长度获取该过渡区对应的高度。
在一实施例中，该过渡区的段数为2段或3段，并且过渡区相邻段间设有施工缝。
在一实施例中，用于浇筑过渡区的混凝土，浇筑时温度控制在13℃至17℃范围内。
在一实施例中，“对浇筑完成的底板进行保温”的步骤包括：
采用小于100kj/m2·d·℃的保温被对底板进行加强保温，使得底板温度能够在长间歇30天后保持在30℃以上，及长间歇70天后保持在20℃以上。
本发明的优点在于：
本发明提供的预防闸室薄壁结构长时间间歇后产生裂缝的方法，可以有效避免闸墙长间歇后薄壁结构的开裂，从而保证船闸的安全运行。
附图说明
图1是一种闸室底板和闸墙连接处的二维结构示意图。
图2是一种闸室底板和闸墙连接处的三维结构示意图。
图3是一种预防闸室薄壁结构长时间间歇后产生裂缝的方法的主要流程示意图。
图4是一种底板混凝土弹模随龄期的变化曲线示意图。
图5是一种刚性基础上浇筑块均匀冷却时的温度应力系数示意图。
图6是一种采用常规方法长时间间歇后闸墙的竖向应力示意图。
图7是一种采用本发明方法长间歇后过渡区的竖向应力示意图。
具体实施方式
图1和图2为一种闸室的底板和闸墙连接处的二维结构和三维结构。底板 1与闸墙3浇筑时间间隔过长是无法避免的，长间歇后底板1弹模增大，温度接近于常温，导致底板1对闸墙3约束增强、温差增大，从而产生超规的应力，使闸墙3和底板1间发生裂缝。
本发明提供的预防闸室薄壁结构长时间间歇后产生裂缝的方法，用于建设闸室，可以有效预防闸室底板1与闸墙3连接处的裂缝的产生。
参阅附图3，图3示例性示出了一种预防闸室薄壁结构长时间间歇后产生裂缝的方法的主要流程。如图3所示，本发明提供的预防闸室薄壁结构长时间间歇后产生裂缝的方法包括：
步骤S1：浇筑闸室的底板1并对浇筑完成的底板1进行保温，使得该底板 1保持在20℃以上。
具体地，先浇筑闸室的底板1，在底板1浇筑完成后，可以采用小于 100kj/m2·d·℃的保温被对底板1进行加强保温，使得底板1的内部温度降在长间歇30天后保持在30℃以上，长间歇70天后保持在20℃以上。
步骤S2：沿该底板1的长度方向上分段浇筑一过渡区2，其中该过渡区2 至少分为两段。
具体地，浇筑底板1与闸墙3之间会产生不可避免的长间歇。在长间歇后为了避免闸墙3底部出现因长间歇而产生的裂缝，本发明在底板1上先浇筑一过渡区2，即底板1与闸墙间3的过渡区2。该过渡区2是沿底板1长度方向上分段浇筑，该过渡区2至少分为两段，并且过渡区2相邻段间设有施工缝4。优选为2段或3段，每一分段的长度相等。
优选地，在浇筑该过渡区2过程中，可以采用温度在13℃至17℃范围内混凝土浇筑，同时对该过渡区2进行水管冷却。通过降低冷却水温度可以起到控制过渡区2混凝土最高温度的作用，从而降低底板1与过渡区2对应的混凝土温差。这里需要说明的是，过渡区2混凝土必须低温浇筑，对于高绝热温升混凝土而言，需要通过冰水拌、风冷等作用将浇筑温度降低在13℃至17℃范围内，即在15℃左右。
步骤S3：在浇筑该过渡区2过程中，获取该过渡区2需满足的竖向应力规范值，并且根据该竖向应力规范值获取该过渡区2对应的温度应力系数。
具体地，在浇筑过渡区2的过程中，首先，在实验室内，获取该过渡区2 对应的混凝土强度；将该混凝土强度除以预设的安全系数获取该竖向应力规范值σx。其次，根据该底板1的浇筑龄期获取底板混凝土对应的弹性模量E。该弹性模量E可以通过理论计算获得，图4所示即为一种底板混凝土弹性模量随龄期变化的曲线。再次，通过测量获取底板1与过渡区2对应的混凝土温差T。最后，按照公式(1)所示的方法获取该过渡区2对应的温度应力系数：
Figure GDA0003194936840000041
其中，ζ为温度应力系数，α为预设的线膨胀系数。
步骤S4：根据该温度应力系数获取该过渡区的浇筑高度，并根据该高度浇筑该过渡区2。
具体地，根据该温度应力系数并采用插值法获取该过渡区2每一分段对应的高长比。基于该高长比并且根据该过渡区2每一分段的长度获取该过渡区2 对应的高度。即，在确定过渡区2每一分段高长比后，将过渡区2分段的长度乘以该高长比，即可得到该分段的高度。如此，在可以按该高度浇筑过渡区2 使得过渡区2满足应力要求，从而避免因长间歇而产生裂缝的问题。
参阅附图5为一种刚性基础上浇筑块均匀冷却时的温度应力系数ζ，在图3 中可以看出，H/L＝1/8时，混凝土中央断面整个高度均受拉。H/L＝1/4时，混凝土顶部拉应力变小。H/L＝1/2时，混凝土顶部拉应力已经非常小。H/L＝1时，混凝土上部约0.3H为压应力，下部约0.7H为拉应力。其中，H为浇筑块的高， L为浇筑块的长。本发明采用差值法根据过渡区2对应的温度应力系数，获取合适的每一分段对应的高长比，从而使得过渡区2的竖向应力小于竖向应力规范值进而满足应力要求。
步骤S5：对浇筑完成的过渡区2进行保温，并在5至7天内在该过渡区2 之上浇筑闸墙3。
具体地，对浇筑完的过渡区2进行加强保温，以控制其降温速率。过渡区 2混凝土表面受气温影响较大，混凝土内部升温后容易造成内外温差较大，加强保温可以明显减小混凝土内外温差，从而降低了混凝土表面的开裂风险。在过渡区2浇筑完成后的5天至7天内，在该过渡区上对整体闸墙3进行浇筑。
在实际的应用中，图6是一种常规方法长间歇后闸墙竖向应力图，其最大应力值为3.55MPa。图7是一种本发明长间歇后过渡区的竖向应力图，其最大应力值为2.72MPa，最大应力值下降了23％。实践证明，本发明方法可以使过渡区的竖向应力值大大降低，从而有效预防闸墙紧邻底板处竖向裂缝的产生。
综上所述，根据上述方法施工及设置相应的辅助设备，可以避免长间歇后薄壁结构的开裂，从而保证后船闸的安全运行。
以上所述是本发明的较佳实施例及其所运用的技术原理，对于本领域的技术人员来说，在不背离本发明的精神和范围的情况下，任何基于本发明技术方案基础上的等效变换、简单替换等显而易见的改变，均属于本发明保护范围之内。

Claims (4)

1.一种预防闸室薄壁结构长时间间歇后产生裂缝的方法，其特征在于，所述方法包括：
浇筑闸室的底板并对浇筑完成的底板进行保温，使得该底板保持在20℃以上；
沿该底板的长度方向上分段浇筑一过渡区，其中该过渡区至少分为两段；
在浇筑该过渡区过程中，获取该过渡区需满足的竖向应力规范值，并且根据该竖向应力规范值获取该过渡区对应的温度应力系数；
根据该温度应力系数获取该过渡区的浇筑高度，并根据该高度浇筑该过渡区；
对浇筑完成的过渡区进行保温，并在5至7天内在该过渡区之上浇筑闸墙；
“在浇筑该过渡区过程中，获取该过渡区需满足的竖向应力规范值”的步骤包括：
在实验室内，获取该过渡区对应的混凝土强度；
将该混凝土强度除以预设的安全系数获取该竖向应力规范值；
“根据该竖向应力规范值获取该过渡区对应的温度应力系数”的步骤包括：
根据该底板的浇筑龄期获取该底板混凝土对应的弹性模量E；
获取该底板与过渡区对应的混凝土温差T；
按照下式所示的方法获取该过渡区对应的温度应力系数：
Figure FDA0003194936830000011
其中，ζ为温度应力系数，σx为竖向应力规范值，α为预设的线膨胀系数；
“根据该温度应力系数获取该过渡区的浇筑高度”的步骤包括：
根据该温度应力系数并采用插值法获取该过渡区每一分段对应的高长比；
基于该高长比并且根据该过渡期每一分段的长度获取该过渡区对应的高度。
2.如权利要求1所述的预防闸室薄壁结构长时间间歇后产生裂缝的方法，其特征在于，该过渡区的段数为2段或3段，并且过渡区相邻段间设有施工缝。
3.如权利要求1所述的预防闸室薄壁结构长时间间歇后产生裂缝的方法，其特征在于，用于浇筑过渡区的混凝土，浇筑时温度控制在13℃至17℃范围内。
4.如权利要求1所述的预防闸室薄壁结构长时间间歇后产生裂缝的方法，其特征在于，“对浇筑完成的底板进行保温”的步骤包括：
采用小于100kj/m2·d·℃的保温被对底板进行加强保温，使得底板温度能够在长间歇30天后保持在30℃以上，及长间歇70天后保持在20℃以上。
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