U形断面薄壳渡槽破坏原因分析及加固措施探讨
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Ｎ／ｃ ｍ。
，
当温度下 降 Ａ ３ ￣ ， ｕ＝ ０Ｃ时 Ａ＝１ ０ ×１ ～×１９ ．６×
．
１ 。Ｘ ３ ＝ ５ ８ ０ ０ ８ Ｎ／ｃ ｍ。＝ ５ ８ Ｎ／ ８ ｍｍ。
。
以 Ｃ ５混 凝 土 为 ２
⑤槽身 与端肋 的连接 处产生 断裂 ； 渡槽 端肋 产 生纵 ⑥ 向裂缝 ； ⑧钢筋混凝土薄壳 渡槽槽 身内侧产生漏 筋 ； ＠ 钢丝 网水泥渡 槽 的槽 身产生龟 裂 ； 渡槽 伸缩缝 严重 ①
固处 理 措 施 。
【 关键词 】 ｕ形 断面 薄壳渡槽 破坏原 因 加 固措施
渡槽是灌 区 主要 交叉建 筑物 之一 ， 是在笔 者所 但 在灌 区的输水建筑物 中的渡槽形式 以 Ｕ形 断面薄壳渡
槽结构居多 。Ｕ形断 面薄壳渡槽 主要 以 ｕ形断 面钢筋 混凝土或钢丝 网水泥薄壳渡槽并 以排架 支撑 的结 构形 式为主 ， 在笔者所在灌 区 ， 由于 Ｕ形断面薄壳渡槽原结 构布置形式欠 妥 、 施工 质量 差 、 运用 时 间久等 原 因 ， 有 较多 的渡槽 槽 身 、 排架 牛 腿 出现 了不 同程 度 的破 坏 。 其破坏形式 主 要有 如 下几 种 ： 牛腿 纵 向产生 断 裂 ； ④
・
但 由于杆 的两端 固定 ， 不 能缩短 。如果 温度 下 杆
６ ・ ５
Biblioteka Baidu
一
１３ “ 裂 ” 象对 结 构 的影 响 ． 龟 现 撑 渡槽 。
“ 龟裂 ” 象是 钢丝 网水 泥薄 壳 渡槽带 共性 的一 现 种“ 患” 疾 。其 主要原 因是 ： 水泥砂 浆 内部有 空 隙和微 裂纹 的存在 ， 在受力过程 中， 内部缺陷处 就会 出现局 部 变性 急增 和应力集 中的现象 ， 引起材 料破坏 ， 造成 “ 龟 裂” 。特别是用丝 网做骨架 ， 采用人工抹灰浆 的施 工方 法， 由于砂 浆 的水灰 比较大 ， 间结合 不好 ， 层 出现 “ 龟
Ｕ形断面薄壳渡槽破坏原因分析及加固措施探讨
许 丽 杰
（ 阳市 苏家 屯 区八 一灌 区管理 处 １０ ０ ） 沈 １ １ ３
【 摘 要 】 在北方寒冷地 区， Ｕ形 断面薄壳渡槽破坏主要是 由于 温度 应力对结构的破坏及槽身渗水 对结构 的影响
产 生 的 。 本 文 根 据 笔 者 工 程 管 理 的 实践 经验 ， 析 了破 坏 产 生 的 原 因 ， 针 对 不 同 的破 坏 形 式论 述 了应 采 取 的加 分 并
渗水 。 １ 破坏 原 因分析 １ １ 温 度 应 力 对 结 构 的影 响 ．
例， 其抗拉强 度为 １７ Ｎ ｍ 由于温度 变化 ， ．１／ ｍ ， 渡槽槽 身所 产生 的温度应 力远远 大于混凝 土 的抗 拉强度 ， 所 以渡槽槽身容易被拉 断。 例如 ： 于笔者 所在 灌 区的新开 河钢 丝 网水 泥渡 位 槽， 半径为 １０ ｍ， ２ ｃ 壁厚 ５ ｍ， ｃ 直线段高 ４ ｃ 断面 面积 ０ ｍ，
７ ０ ． ３ｍ ， 上述 温 度应 力 计算 将 产 生 ４ ３ ．４ Ｎ ７４５ｃ 按 ５０５ｋ 拉力 ， 两端 固定 ， 足 以使渡 槽 拉断 。对 于上 述 第 若 将 ⑧、 、 ⑥ ⑥三种破坏情况均属 于温度应力所致 。
１２ 渗水对结构的影响 ． 在渡槽 的施工过程 中 ， 身均没有做 防渗处理 ， 槽 而 且保护层薄 。运行 四五年后 ， 槽身 由于渗水而使钢 筋 、
行 。例如 ： 区另一处钢筋混凝土 ｕ形渡槽 ， 灌 建成后仅
运行 了十年 时间便 出现 钢筋裸 露 、 断筋 现象 。还 有 一
下降 △ ｕ时 ， 按热胀冷缩规律 ， 杆将缩 短 △ 。 ： Ｌ＝ 即 Ａ
△ｕ Ｌ
处钢 丝 网水 泥薄壳 渡槽 ， 成后仅运行 了八 年就有 因 建
渗漏 问题 ， ３ ％以上 钢丝 网严 重锈蚀 的现象。 使 ０
温度应力 。
为 了简化计算 ， 渡槽假想 为一根无重量 的杆 ， 把 在
护层产生脱解 ， 保护层 受水 流 冲击 ， 逐渐 脱落 ， 直至 钢
筋裸露 ， 几年后钢筋便会锈 断 ， 严重威胁工 程 的正 常运
温度为 “时杆长为 ￡ 两端 固定在不 可移动 的支 座上 ， ，
杆 的截 面面积 为 ４， 材料的线性膨胀系数为 ， 当温度
降 ， 当于杆拉长 了 △ 即在 杆 的两 端作用 了 Ｆ大的 相 ，
拉力 。
Ｆ ： ＥＡＡＬ Ｌ ／
式中Ｅ —— 混凝 土弹性模量 杆 内产生 的拉应力 为 ： ＝Ｆ Ａ ＝Ｅ ￣ｕ 混凝土 Ａ ／ ｏ ， Ａ 的线性 膨胀系数 Ｏ＝１ ０ 弹性 模量 Ｅ：１９ １ 。 ｌ ×１ ～， ． ６× ０
裂 ” 的 现 象 尤 为严 重 。槽 身 出 现 “ 裂 ” ， 行 中 ， 纹 龟 后 运
ｃ 对于渡槽端肋产生纵 向裂缝破坏 的情况 ， ． 则采用 ６ ｍ厚的钢板 ， ａ ｒ 做成槽状 ， 套在端肋 与牛腿相接处 的底 面。这样一方面加固端肋 ， 另一方面减小摩擦系数。 ｄ 对于钢筋混 凝 土薄壳 渡槽槽 身 内侧 产生 漏筋 ． 破 坏的情 况 ， 则采 取 如下 办 法处 理。首 先 ， 露 筋 部 对 位， 往下凿 ２～３ｍ， ｃ 然后 利用水 泵 的高压 水头 把处 理 部位冲刷 干净 ， 一 层 素灰 浆 ， 刷 上铺 体 积 比为 １ ２ ３ ： ： （ 其中 ： 水泥 １ 、 子 ２份 、ｍ 份 砂 ５ ｍ碎石 ３份 ） 小碎石混 ， 凝土 ３～ ｃ 用振捣 器振实 ， ４ ｍ， 两小 时后用 １２水 泥砂 ： 浆抹光 ， 待养生 ２ ８天后 ， Ｐ Ｃ防水油膏涂刷表 面。 用 Ｖ ｅ ．对 于钢 丝 网水 泥渡槽 的槽 身产 生龟 裂破 坏 的 情况 ， 对钢丝 网水 泥薄壳渡槽 应及早 涂刷 防水 油膏 防 渗， 以防止丝 网锈断而产 生结构破坏 。在刷油膏之前 ， 应用铁刷子刷掉表面尘迹 ， 露出水泥砂 浆新迹 ， 冲刷 干 净， 干后涂刷 防水油膏 。 ｆ 对于 渡槽 伸 缩 缝 严 重 渗 水 破 坏 的 情 况 ， 用 ． 采 Ｐ Ｃ防水油膏防渗 ， 果较好 。其 施工 过程 是 ： Ｖ 效 首先 ， 将刷 防水油膏 的部位凿 出新迹 ， 冲刷干净 ， 底用沥青麻
丝 网产 生 严 重 锈 蚀 ， 成 锈 蚀 粉 状 。 钢 筋 与 混 凝 土 保 形
在工程设计 中温度应力对结构 的影 响通常被 忽略 不计 了 ， 但在 实际管理 中却发 现 ， ｕ形断面薄 壳渡槽结 构产生破坏 的原 因 ， 很多是 由于温 度变化引起 的 ， 特别 是在沈 阳地 区这种现象尤 为明显。 根据力学 的理 论 ， 可计 算 出 由温 度变 化所 产 生 的
，
当温度下 降 Ａ ３ ￣ ， ｕ＝ ０Ｃ时 Ａ＝１ ０ ×１ ～×１９ ．６×
．
１ 。Ｘ ３ ＝ ５ ８ ０ ０ ８ Ｎ／ｃ ｍ。＝ ５ ８ Ｎ／ ８ ｍｍ。
。
以 Ｃ ５混 凝 土 为 ２
⑤槽身 与端肋 的连接 处产生 断裂 ； 渡槽 端肋 产 生纵 ⑥ 向裂缝 ； ⑧钢筋混凝土薄壳 渡槽槽 身内侧产生漏 筋 ； ＠ 钢丝 网水泥渡 槽 的槽 身产生龟 裂 ； 渡槽 伸缩缝 严重 ①
固处 理 措 施 。
【 关键词 】 ｕ形 断面 薄壳渡槽 破坏原 因 加 固措施
渡槽是灌 区 主要 交叉建 筑物 之一 ， 是在笔 者所 但 在灌 区的输水建筑物 中的渡槽形式 以 Ｕ形 断面薄壳渡
槽结构居多 。Ｕ形断 面薄壳渡槽 主要 以 ｕ形断 面钢筋 混凝土或钢丝 网水泥薄壳渡槽并 以排架 支撑 的结 构形 式为主 ， 在笔者所在灌 区 ， 由于 Ｕ形断面薄壳渡槽原结 构布置形式欠 妥 、 施工 质量 差 、 运用 时 间久等 原 因 ， 有 较多 的渡槽 槽 身 、 排架 牛 腿 出现 了不 同程 度 的破 坏 。 其破坏形式 主 要有 如 下几 种 ： 牛腿 纵 向产生 断 裂 ； ④
・
但 由于杆 的两端 固定 ， 不 能缩短 。如果 温度 下 杆
６ ・ ５
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一
１３ “ 裂 ” 象对 结 构 的影 响 ． 龟 现 撑 渡槽 。
“ 龟裂 ” 象是 钢丝 网水 泥薄 壳 渡槽带 共性 的一 现 种“ 患” 疾 。其 主要原 因是 ： 水泥砂 浆 内部有 空 隙和微 裂纹 的存在 ， 在受力过程 中， 内部缺陷处 就会 出现局 部 变性 急增 和应力集 中的现象 ， 引起材 料破坏 ， 造成 “ 龟 裂” 。特别是用丝 网做骨架 ， 采用人工抹灰浆 的施 工方 法， 由于砂 浆 的水灰 比较大 ， 间结合 不好 ， 层 出现 “ 龟
Ｕ形断面薄壳渡槽破坏原因分析及加固措施探讨
许 丽 杰
（ 阳市 苏家 屯 区八 一灌 区管理 处 １０ ０ ） 沈 １ １ ３
【 摘 要 】 在北方寒冷地 区， Ｕ形 断面薄壳渡槽破坏主要是 由于 温度 应力对结构的破坏及槽身渗水 对结构 的影响
产 生 的 。 本 文 根 据 笔 者 工 程 管 理 的 实践 经验 ， 析 了破 坏 产 生 的 原 因 ， 针 对 不 同 的破 坏 形 式论 述 了应 采 取 的加 分 并
渗水 。 １ 破坏 原 因分析 １ １ 温 度 应 力 对 结 构 的影 响 ．
例， 其抗拉强 度为 １７ Ｎ ｍ 由于温度 变化 ， ．１／ ｍ ， 渡槽槽 身所 产生 的温度应 力远远 大于混凝 土 的抗 拉强度 ， 所 以渡槽槽身容易被拉 断。 例如 ： 于笔者 所在 灌 区的新开 河钢 丝 网水 泥渡 位 槽， 半径为 １０ ｍ， ２ ｃ 壁厚 ５ ｍ， ｃ 直线段高 ４ ｃ 断面 面积 ０ ｍ，
７ ０ ． ３ｍ ， 上述 温 度应 力 计算 将 产 生 ４ ３ ．４ Ｎ ７４５ｃ 按 ５０５ｋ 拉力 ， 两端 固定 ， 足 以使渡 槽 拉断 。对 于上 述 第 若 将 ⑧、 、 ⑥ ⑥三种破坏情况均属 于温度应力所致 。
１２ 渗水对结构的影响 ． 在渡槽 的施工过程 中 ， 身均没有做 防渗处理 ， 槽 而 且保护层薄 。运行 四五年后 ， 槽身 由于渗水而使钢 筋 、
行 。例如 ： 区另一处钢筋混凝土 ｕ形渡槽 ， 灌 建成后仅
运行 了十年 时间便 出现 钢筋裸 露 、 断筋 现象 。还 有 一
下降 △ ｕ时 ， 按热胀冷缩规律 ， 杆将缩 短 △ 。 ： Ｌ＝ 即 Ａ
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处钢 丝 网水 泥薄壳 渡槽 ， 成后仅运行 了八 年就有 因 建
渗漏 问题 ， ３ ％以上 钢丝 网严 重锈蚀 的现象。 使 ０
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为 了简化计算 ， 渡槽假想 为一根无重量 的杆 ， 把 在
护层产生脱解 ， 保护层 受水 流 冲击 ， 逐渐 脱落 ， 直至 钢
筋裸露 ， 几年后钢筋便会锈 断 ， 严重威胁工 程 的正 常运
温度为 “时杆长为 ￡ 两端 固定在不 可移动 的支 座上 ， ，
杆 的截 面面积 为 ４， 材料的线性膨胀系数为 ， 当温度
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拉力 。
Ｆ ： ＥＡＡＬ Ｌ ／
式中Ｅ —— 混凝 土弹性模量 杆 内产生 的拉应力 为 ： ＝Ｆ Ａ ＝Ｅ ￣ｕ 混凝土 Ａ ／ ｏ ， Ａ 的线性 膨胀系数 Ｏ＝１ ０ 弹性 模量 Ｅ：１９ １ 。 ｌ ×１ ～， ． ６× ０
裂 ” 的 现 象 尤 为严 重 。槽 身 出 现 “ 裂 ” ， 行 中 ， 纹 龟 后 运
ｃ 对于渡槽端肋产生纵 向裂缝破坏 的情况 ， ． 则采用 ６ ｍ厚的钢板 ， ａ ｒ 做成槽状 ， 套在端肋 与牛腿相接处 的底 面。这样一方面加固端肋 ， 另一方面减小摩擦系数。 ｄ 对于钢筋混 凝 土薄壳 渡槽槽 身 内侧 产生 漏筋 ． 破 坏的情 况 ， 则采 取 如下 办 法处 理。首 先 ， 露 筋 部 对 位， 往下凿 ２～３ｍ， ｃ 然后 利用水 泵 的高压 水头 把处 理 部位冲刷 干净 ， 一 层 素灰 浆 ， 刷 上铺 体 积 比为 １ ２ ３ ： ： （ 其中 ： 水泥 １ 、 子 ２份 、ｍ 份 砂 ５ ｍ碎石 ３份 ） 小碎石混 ， 凝土 ３～ ｃ 用振捣 器振实 ， ４ ｍ， 两小 时后用 １２水 泥砂 ： 浆抹光 ， 待养生 ２ ８天后 ， Ｐ Ｃ防水油膏涂刷表 面。 用 Ｖ ｅ ．对 于钢 丝 网水 泥渡槽 的槽 身产 生龟 裂破 坏 的 情况 ， 对钢丝 网水 泥薄壳渡槽 应及早 涂刷 防水 油膏 防 渗， 以防止丝 网锈断而产 生结构破坏 。在刷油膏之前 ， 应用铁刷子刷掉表面尘迹 ， 露出水泥砂 浆新迹 ， 冲刷 干 净， 干后涂刷 防水油膏 。 ｆ 对于 渡槽 伸 缩 缝 严 重 渗 水 破 坏 的 情 况 ， 用 ． 采 Ｐ Ｃ防水油膏防渗 ， 果较好 。其 施工 过程 是 ： Ｖ 效 首先 ， 将刷 防水油膏 的部位凿 出新迹 ， 冲刷干净 ， 底用沥青麻
丝 网产 生 严 重 锈 蚀 ， 成 锈 蚀 粉 状 。 钢 筋 与 混 凝 土 保 形
在工程设计 中温度应力对结构 的影 响通常被 忽略 不计 了 ， 但在 实际管理 中却发 现 ， ｕ形断面薄 壳渡槽结 构产生破坏 的原 因 ， 很多是 由于温 度变化引起 的 ， 特别 是在沈 阳地 区这种现象尤 为明显。 根据力学 的理 论 ， 可计 算 出 由温 度变 化所 产 生 的