一种预应力闸墩U型主锚索结构.pdf

本发明涉及水利水电工程领域，尤其是一种预应力闸墩U型主锚索结构。所要解决的技术问题是提供一种大大改善锚索连接处混凝土应力条件，优化锚索安装和力学性能的一种预应力闸墩U型主锚索结构。一种预应力闸墩U型主锚索结构，包括设置在闸墩上由内侧向外侧依次设置的第一排U型主锚索安装座、第二排U型主锚索安装座、第三排U型主锚索安装座和第四排U型主锚索安装座，所述第一排U型主锚索的U型段与支撑大梁距离最远，依次为第二排U型主锚索和第三排U型主锚索，第四排U型主锚索与支撑大梁距离最近，所述所有U型锚索的直锚段均相互分散且无交叉的布置。本发明尤其适用于闸墩的弧门处推力较大的预应力闸墩结构。

1.  一种预应力闸墩U型主锚索结构，包括大坝（1）、设置于大坝（1）下游的闸墩（2），以及设置于闸墩（2）上的支撑大梁（3），其特征在于：包括设置在闸墩（2）上由内侧向外侧依次设置的第一排U型主锚索安装座（41）、第二排U型主锚索安装座（51）、第三排U型主锚索安装座（61）和第四排U型主锚索安装座（71），其中第一排U型主锚索安装座（41）为三个，第二排U型主锚索安装座（51）为两个，第三排U型主锚索安装座（61）为三个，第四排U型主锚索安装座（71）为两个，每个第一排U型主锚索安装座（41）上设置有第一排U型主锚索（4）、每个第二排U型主锚索安装座（51）上设置有第二排U型主锚索（5）、每个第三排U型主锚索安装座（61）上设置有第三排U型主锚索（6）、每个第四排U型主锚索安装座（71）上设置有第四排U型主锚索（7），所述第一排U型主锚索（4）的U型段（9）与支撑大梁（3）距离最远，依次为第二排U型主锚索（5）和第三排U型主锚索（6），第四排U型主锚索（7）与支撑大梁（3）距离最近，所述所有U型锚索的直锚段（10）均相互分散且无交叉的布置。

2.  如权利要求1所述的一种预应力闸墩U型主锚索结构，其特征在于：所述第一排U型主锚索安装座（41）、第二排U型主锚索安装座（51）、第三排U型主锚索安装座（61）和第四排U型主锚索安装座（71）均对称分布于支撑大梁（3）上的支撑大梁对称轴线（31）左右。

3.  如权利要求2所述的一种预应力闸墩U型主锚索结构，其特征在于：所述第一排U型主锚索安装座（41）、第二排U型主锚索安装座（51）、第三排U型主锚索安装座（61）和第四排U型主锚索安装座（71）紧邻布置。

一种预应力闸墩U型主锚索结构
技术领域
本发明涉及水利水电工程领域，尤其是一种预应力闸墩U型主锚索结构。
背景技术
预应力闸墩是水利水电工程中采用弧门挡水的泄水孔口、溢洪道等泄水建筑物常用的结构型式(如图1所示)，其基本原理：上游蓄水后，水对工作弧门产生水推力，工作弧门通过弧门支臂、支铰将推力传递至支撑大梁，因支撑大梁与闸墩相连、支撑大梁又将推力传递至两侧闸墩，使得两侧闸墩产生脱离大坝、向下游变形的趋势；为了抵消支撑大梁传递来的向下游的弧门推力，同时改善闸墩及支撑大梁的应力状态，目前常用的作法是在两侧预应力闸墩中设置预应力锚索(又称为主锚索)，将闸墩结构与大坝结构串联起来，将闸墩锚固在大坝坝体上。习惯上称此类布置有预应力锚索的闸墩为预应力闸墩。
预应力闸墩中的主锚索有直型锚索和U型锚索两种型式，对于弧门推力较大(因工作水头大、弧门尺寸大)的预应力闸墩，目前常用的主锚索为“U型锚索”，其主要原理是将在同一铅垂面上的两束直型锚索的锚头通过U型环连接起来，使得锚索锚头部位的应力更加分散，有利于改善锚头部位混凝土的应力条件。因弧门推力一般较大，单侧闸墩上常常需要布置十多环U型预应力锚索。
传统的U型锚索布置型式的特征在于的主要缺点在于：(1)在铅垂投影面上，各排锚索的直锚段是相互重叠的，由于闸墩尺寸的限制，相邻排之间锚索直锚段之间的距离也相应较小，由此可能会产生应力集中的情况，并对混凝土应力条件产生不利影响；(2)同一排锚索U型段相互交叉。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种大大改善锚索连接处混凝土应力条件，优化锚索安装和力学性能的一种预应力闸墩U型主锚索结构。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种预应力闸墩U型主锚索结构，包括大坝、设置于大坝下游的闸墩，以及设置于闸墩上的支撑大梁，包括设置在闸墩上由内侧向外侧依次设置的第一排U型主锚索安装座、第二排U型主锚索安装座、第三排U型主锚索安装座和第四排U型主锚索安装座，其中第一排U型主锚索安装座为三个，第二排U型主锚索安装座为两个，第三排U型主锚索安装座为三个，第四排U型主锚索安装座为两个，每个第一排U型主锚索安装座上设置有第一排U型主锚索、每个第二排U型主锚索安装座上设置有第二排U型主锚索、每个第三排U型主锚索安装座上设置有第三排U型主锚索、每个第四排U型主锚索安装座上设置有第四排U型主锚索，所述第一排U型主锚索的U型段与支撑大梁距离最远，依次为第二排U型主锚索和第三排U型主锚索，第四排U型主锚索与支撑大梁距离 最近，所述所有U型锚索的直锚段均相互分散且无交叉的布置。
进一步的是，所述第一排U型主锚索安装座、第二排U型主锚索安装座、第三排U型主锚索安装座和第四排U型主锚索安装座均对称分布于支撑大梁上的支撑大梁对称轴线左右。
进一步的是，所述第一排U型主锚索安装座、第二排U型主锚索安装座、第三排U型主锚索安装座和第四排U型主锚索安装座紧邻布置。
本发明的有益效果是：本发明首先对U型主锚索安装座的分布进行了优化，优化后的U型主锚索安装座可以保证同一排以及相邻排U型锚索的直锚固段均相互错开，满足了直锚段均匀布置的要求，与此同时的，同一排锚索U型段无交叉，各排锚索U型段相互错开，满足U型锚固段分散布置的要求。这样的创造性的改进，增加了锚索的数量，即有传统的9环增加为10环，从而让单束锚索的吨位降低，锚索制造及施工难度也有所降低。本发明是对传统的预应力闸墩U型主锚索结构的一次新的技术突破，优化的结构改善了锚索连接处混凝土应力条件以及锚索安装和力学性能，尤其适用于闸墩的弧门处推力较大的预应力闸墩结构。
附图说明
图1是本发明所应用的大坝整体结构示意图。
图2是传统的锚索分布结构示意图。
图3是本发明的锚索分布结构示意图。
图4是本发明支撑大梁上的锚索安装座的分布示意图。
图5是本发明的每个锚索的直锚段和U型段的示意图。
图中标记为：大坝1、工作弧门11、水流流动方向12、闸墩2、支撑大梁3、支撑大梁对称轴线31、第一排U型主锚索4、第一排U型主锚索安装座41、第二排U型主锚索5、第二排U型主锚索安装座51、第三排U型主锚索6、第三排U型主锚索安装座61、第四排U型主锚索7、第四排U型主锚索安装座71、U型段9、直锚段10。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进一步说明。
如图1至图5所示的一种预应力闸墩U型主锚索结构，包括大坝1、设置于大坝1下游的闸墩2，以及设置于闸墩2上的支撑大梁3，还包括设置在闸墩2上由内侧向外侧依次设置的第一排U型主锚索安装座41、第二排U型主锚索安装座51、第三排U型主锚索安装座61和第四排U型主锚索安装座71，其中第一排U型主锚索安装座41为三个，第二排U型主锚索安装座51为两个，第三排U型主锚索安装座61为三个，第四排U型主锚索安装座71为两个，每个第一排U型主锚索安装座41上设置有第一排U型主锚索4、每个第二排U型主锚索安装座51上设置有第二排U型主锚索5、每个第三排U型主锚索安装座61上设置有第三排U型主锚索6、每个第四排U型主锚索安装座71上设置有第四排U型主锚索7，所述第一排U型主锚索4的U型段9与支撑大梁3距离最远，依次为第二排U型主锚索5和第三排U型主 锚索6，第四排U型主锚索7与支撑大梁3距离最近，所述所有U型锚索的直锚段10均相互分散且无交叉的布置。
传统的锚索由于分布上设计的缺陷，存在铅垂投影面上，各排锚索的直锚段是相互重叠的，由于闸墩尺寸的限制，相邻排之间锚索直锚段之间的距离也相应较小，由此可能会产生应力集中的情况，并对混凝土应力条件产生不利影响。水流沿水流流动方向12将力传递给工作弧门11，工作弧门11再将力传递给支撑大梁3。
本发明也通过对锚索的直锚段分布的改进，首先保证了所有U型锚索的直锚段10均相互分散且无交叉的布置。如图4所示的，同一排锚索U型段9无交叉，各排锚索U型段9相互错开，满足U型锚固段分散布置的要求，从而让单束锚索的吨位降低，锚索制造及施工难度也有所降低。
进一步的，为了保证锚索的力学分布更均匀，从而进一步的改善力的分布，可以选择这样的技术方案：所述第一排U型主锚索安装座41、第二排U型主锚索安装座51、第三排U型主锚索安装座61和第四排U型主锚索安装座71均对称分布于支撑大梁3上的支撑大梁3对称轴线31左右。如图3和图4所示的，对称分布的U型主锚索安装座41可以为支撑大梁3提供更为均衡的拉力，从而很好的实现力的平衡。
当然的，一般为了保证安装的便捷，优选将所述第一排U型主锚索安装座41、第二排U型主锚索安装座51、第三排U型主锚索安装座61和第四排U型主锚索安装座71紧邻布置。如图4所示的，这样可以让整体结构更加的紧凑，且在锚索安装和拆装时方便。
本发明优化后的U型主锚索安装座可以保证同一排以及相邻排U型锚索的直锚固段均相互错开，满足了直锚段均匀布置的要求，与此同时的，同一排锚索U型段无交叉，各排锚索U型段相互错开，满足U型锚固段分散布置的要求。这样的创造性的改进，增加了锚索的数量，即有传统的9环增加为10环，从而让单束锚索的吨位降低，锚索制造及施工难度也有所降低。