混凝土坝的锚固与高承载力锚杆.pdf

混凝土坝的锚固与高承载力锚杆混凝土坝的锚固与高承载力锚杆 中冶集团建筑研究总院程良奎中冶集团建筑研究总院程良奎 目 录目 录 1、引言、引言 2、混凝土坝锚固的基本力学作用、混凝土坝锚固的基本力学作用 3、高承载力锚固体系在混凝土坝加固加高及 新建工程中的应用优越性 、高承载力锚固体系在混凝土坝加固加高及 新建工程中的应用优越性 4、混凝土坝锚固的应用与发展、混凝土坝锚固的应用与发展 5、混凝土坝锚固的技术经验、混凝土坝锚固的技术经验 6、加强混凝土坝锚固应用技术的研究、加强混凝土坝锚固应用技术的研究 1、引言、引言 对于重力坝或连拱坝，无论是新坝建造或旧坝 加高、加固，采用预应力锚杆将坝与基岩紧紧锚固 在一起，就可以显著减少坝体重量（体积），大大 降低工程费用，混凝土坝锚固与高程在理锚杆具有 很大的发展空间。 对于重力坝或连拱坝，无论是新坝建造或旧坝 加高、加固，采用预应力锚杆将坝与基岩紧紧锚固 在一起，就可以显著减少坝体重量（体积），大大 降低工程费用，混凝土坝锚固与高程在理锚杆具有 很大的发展空间。 1 抵抗倾覆抵抗倾覆 式中式中 P 抵抗倾倒所需锚固力（垂直作用于结构底面）抵抗倾倒所需锚固力（垂直作用于结构底面） m － 抵抗倾倒的安全系数（－ 抵抗倾倒的安全系数（1.5～～2.0 M（＋） （＋）、 、 M（ （）） 锚固前作用与结构上的正弯矩或负弯矩 之和 锚固前作用与结构上的正弯矩或负弯矩 之和 tp 锚固力的力矩半径锚固力的力矩半径 M m M − p mMM P t − − 2、混凝土坝锚固的基本力学作用、混凝土坝锚固的基本力学作用 （2）抵抗基底的水平位移（2）抵抗基底的水平位移 m剪切破坏的安全系数； N 剪切破坏的安全系数； N垂直作用于基础面的 力的总和（kN） T 垂直作用于基础面的 力的总和（kN） T使结构产生水平位移的平 行于基础面的切向力的总 和（kN） ftgф基底面的摩擦系数 使结构产生水平位移的平 行于基础面的切向力的总 和（kN） ftgф基底面的摩擦系数 T Nf m N f mT P− 锚固后抗剪切安全系数锚固后抗剪切安全系数 锚固于基岩的坝体在地震时 水平加速度作用 锚固于基岩的坝体在地震时 水平加速度作用 ∫ H J H s dxxbQaZ oCbGf m GGAP ∫ H J H s dxxbQaZ Gf m 锚固前抗剪切安全系数锚固前抗剪切安全系数 （（3）提高混凝土坝的抗震稳定性）提高混凝土坝的抗震稳定性 3、高承载力锚固体系在混凝土坝加固加 高及新建工程中的应用优越性 、高承载力锚固体系在混凝土坝加固加 高及新建工程中的应用优越性 经济。用于锚固的一吨预应力钢绞线可 以取代 经济。用于锚固的一吨预应力钢绞线可 以取代300～～400m3混凝土；混凝土； 预加应力可视、可控、可靠。工程长期 性能可靠； 预加应力可视、可控、可靠。工程长期 性能可靠； 加高、加固工作可在不停止大坝运行条 件下进行； 加高、加固工作可在不停止大坝运行条 件下进行； 具有良好的抗震性能具有良好的抗震性能 4、混凝土坝锚固的应用与发展、混凝土坝锚固的应用与发展 4.1 混凝土坝改建工程的锚固混凝土坝改建工程的锚固 世界上第一座采用锚固技术的重力坝 －阿尔及利亚舍尔法坝 世界上第一座采用锚固技术的重力坝 －阿尔及利亚舍尔法坝 1－锚杆，－锚杆，10MN；； 2－－1967年安装的锚杆，年安装的锚杆，2MN；； 3－排水孔－排水孔 南非南非steenbras坝的改建坝的改建单位单位m a 1927年第一次加高坝体；年第一次加高坝体；b 1953年第二次加高坝体年第二次加高坝体 英国英国Argal坝的改建坝的改建 奥地利奥地利spullersee水利工程北坝加高简图水利工程北坝加高简图 前捷克斯洛伐克前捷克斯洛伐克Bystrick坝的改建坝的改建 澳大利亚巴林贾克坝加高及锚固简图澳大利亚巴林贾克坝加高及锚固简图 在加高的坝顶上安装锚头在加高的坝顶上安装锚头 a法国法国Joux坝设置在坝顶通道内的锚头；坝设置在坝顶通道内的锚头； b埃塞俄比亚坝体上埋在混凝土中的锚头埃塞俄比亚坝体上埋在混凝土中的锚头 1－锚杆（预应力筋）；－锚杆（预应力筋）；2－原来污工坝；－原来污工坝；3－钢筋混凝土－钢筋混凝土 大坝锚杆位置横剖面图大坝锚杆位置横剖面图 大坝顶部横剖面图大坝顶部横剖面图 德国用德国用4500KN岩锚改善岩锚改善EDER重力坝的总体稳定性重力坝的总体稳定性 苏格兰玛拉多琪坝预应力锚固工程示意图苏格兰玛拉多琪坝预应力锚固工程示意图 梅山水库坝基预应力锚杆加固示意图梅山水库坝基预应力锚杆加固示意图 4.2 混凝土坝加固工程混凝土坝加固工程 双牌大坝坝基预应力锚固双牌大坝坝基预应力锚固 石泉大坝预应力锚固加固工程石泉大坝预应力锚固加固工程 单锚设计承载力达单锚设计承载力达8 MN。。 石家庄峡石沟混凝土坝石家庄峡石沟混凝土坝 最大坝高最大坝高32 m 坝长坝长127.5 m 坝体混凝土量坝体混凝土量16500 m3 预应力锚索（抗倾）预应力锚索（抗倾）62根根 单锚承载力单锚承载力2200 kN 4.2 新建混凝土坝的锚固新建混凝土坝的锚固 石家庄峡石沟混凝土拦挡坝石家庄峡石沟混凝土拦挡坝 石家庄拦挡坝锚杆布置图石家庄拦挡坝锚杆布置图 石家庄混凝土坝锚固效果石家庄混凝土坝锚固效果 锁定后锁定后180d预应力损失预应力损失3.47％～％～3.61％％ 节省混凝土量节省混凝土量 37％％ 节约工程投资节约工程投资 30％％ 澳大利亚锚固的澳大利亚锚固的Catagunya坝的溢洪道顶部简图坝的溢洪道顶部简图 1－预应力锚杆－预应力锚杆 法国法国St.Michel连拱坝连拱坝 1－拉固支垛的锚杆；－拉固支垛的锚杆；2－鞍形锚头－鞍形锚头 将支垛锚固于基岩以抵抗水平位移的将支垛锚固于基岩以抵抗水平位移的 法国法国Mont-Larron连拱坝连拱坝 巴西巴西 苏格兰苏格兰 德 国德 国 北美（北美（19642004）混凝土坝的锚 固应用量 ）混凝土坝的锚 固应用量318座座 名称应用 时间 高度名称应用 时间 高度 m 单锚承载力单锚承载力 kN 锚孔直径锚孔直径 毫米毫米 Humestg.219875113750312 cataract19885413750310 Warragamba198914216500310 Glenmaggie19893713670300 Maroondah19904713670305 Nepean19927516500314 Burrinjuck19947916250315 澳大利亚重力坝加固加高工程澳大利亚重力坝加固加高工程 5、混凝土坝锚固的技术经验、混凝土坝锚固的技术经验 美国美国stewart双曲拱坝，高双曲拱坝，高60m，成功应用预应 力锚固技术，创造了世界的四个第一，有效地 提高了拱坝的抗震稳定性能。 ，成功应用预应 力锚固技术，创造了世界的四个第一，有效地 提高了拱坝的抗震稳定性能。 主要经验主要经验 设计前进行大量的锚杆试验，以确定锚杆结 构的设计参数，来调整对岩层的适应性； 设计前进行大量的锚杆试验，以确定锚杆结 构的设计参数，来调整对岩层的适应性； 高精度快速成孔技术，边成孔边纠偏；高精度快速成孔技术，边成孔边纠偏； 环氧镀层钢绞线防腐；环氧镀层钢绞线防腐； 施工过程的每一阶段都严格进行监控施工过程的每一阶段都严格进行监控 美国美国19852002每年采用环氧钢绞 线的工程及数量 每年采用环氧钢绞 线的工程及数量 6、加强混凝土坝锚固应用技术的研究、加强混凝土坝锚固应用技术的研究 设计方法与设计标准；设计方法与设计标准； 深孔钻进技术及其钻孔精度控制；深孔钻进技术及其钻孔精度控制； 大直径钢绞线的应用及相关技术；大直径钢绞线的应用及相关技术； 高承载力锚杆的防腐保护；高承载力锚杆的防腐保护； 高承载力长锚杆的制作、运输、安装技术；高承载力长锚杆的制作、运输、安装技术； 高承载力长锚杆施工质量控制；高承载力长锚杆施工质量控制； 长期性能监测方法与工程的维护管理长期性能监测方法与工程的维护管理