[实用新型]一种全坝段溢流、锚索固定式模块化组合挡水坝

说明书

本实用新型涉及全坝段溢流、锚索固定式模块化组合挡水坝，属于水利水电工程坝体领域。本实用新型在河床中部设置主溢流坝段，两侧为次溢流坝段；坝体上游面铅直，下游面逐级收缩，形成台阶型跌坎，引导洪水流向下游，通过竖向高强铆钉群、横向高强铆钉群及及纵向高强铆钉群将若干个中空钢质块体的六个面与其周边的中空钢质块体组合成坝体，分别用四束锚索将各单竖列中空钢质块体锚固在地基内。本实用新型通过中空钢质块体组合坝体，坝体下游面可全坝段溢流，利用下游面的跌坎和各单竖列中空钢质块体顶部上表面设置的消能工消耗洪水动能，降低洪水对河床的冲刷；模块化的组合工艺能有效缩短施工工期，便于拆解坝体、更换受损块体部件。

技术领域

本实用新型涉及一种全坝段溢流、锚索固定式模块化组合挡水坝，属于水利水电工程坝体技术领域。

背景技术

重力式挡水坝和拱坝的建筑材料为混凝土。混凝土为水泥集结骨料的工程复合材料，内部存在空隙不耐冲刷，传统的挡水坝分为溢流坝段和非溢流坝段，其中只有溢流坝段可宣泄洪水，光滑的溢流堰面使得洪水顺势而下的能量非常大，造成下游坝基处的消能工常常出现磨蚀等破坏，加剧下游河床的冲刷；混凝土坝体需要分坝段分块浇筑，且需要养护一定时间才能进行后续混凝土块体浇筑，使得传统的混凝土挡水坝的施工时间非常长；混凝土的抗压性能较强而抗拉性能较小，地震容易造成局部筑坝材料开裂、压碎，由于坝体为三维实体结构，很难判明震后材料受损范围，无法有效置换受损区域混凝土；因此，需要提出一种消能效率高、可快速装配、易于更换受损部件的新型挡水坝。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是：本实用新型提供一种全坝段溢流、锚索固定式模块化组合挡水坝，来提高坝体溢流洪水时的消能效率、加快坝体施工进度、便于更换受损部件。

本实用新型技术方案是：一种全坝段溢流、锚索固定式模块化组合挡水坝，在河床中部设置主溢流坝段，两侧为次溢流坝段；坝体上游面铅直，下游面逐级收缩，形成台阶型跌坎，引导洪水流向下游，其中以中空钢质块体1替代混凝土，通过竖向高强铆钉群2、横向高强铆钉群3、纵向高强铆钉群将若干个中空钢质块体1的六个面与其周边的中空钢质块体1组合成坝体，分别用四束锚索4将各单竖列中空钢质块体1锚固在地基内。

进一步地，用四束锚索4将单竖列中空钢质块体1锚固在地基内时，调整锚索4的拉力使单竖列中空钢质块体1的重量和锚索4的拉力总和等效于同体积的混凝土重量。

进一步地，各单竖列中空钢质块体1角点处的单束锚索4的拉力计算式如下：

式中，P为各单竖列中空钢质块体1的单束锚索4的拉力，(kN)；γ_c和γ_s分别为混凝土和钢材的容重，(kN/m³)，计算时取γ_c＝24kN/m³，γ_s＝78kN/m³；β为中空钢质块体1内钢材体积占块体总体积百分比；a为中空钢质块体1的纵向和竖向的边长，(m)；n为单竖列中空钢质块体1的数量；m为中空钢质块体1的横向边长与纵向边长比值，则1：m等效于传统重力坝实用剖面下游坡度，1：m的值在传统重力坝常用下游坡度1：(0.6-0.8)范围内选取；

单束锚索4的横截面积计算式如下：

式中，A_s为单束锚索4横截面积，(mm²)；f_y为锚索4的设计抗拉强度，(N/mm²)；k_s为锚索4内钢绞线横截面积安全系数，(k_s＞1)；

锚索(4)的锚固长度计算式如下：