某水电站厂房牛腿裂缝检测及成因分析-中国水利水电科学研究院学报.PDF

第11卷 第4期 中国水利水电科学研究院学报 Vol.11 No.4 2013年12月 Journal of China Institute of Water Resources and Hydropower Research December，2013 文章编号：1672-3031（2013）04-0255-05 某水电站厂房牛腿裂缝检测及成因分析 1，2 3 1，2 1，2 王荣鲁 ，李 杰 ，孙其臣 ，孙粤琳 （1. 中国水利水电科学研究院 结构材料研究所，北京 100038；2.流域水循环模拟与调控国家重点实验室，北京 100038； 3. 中国长江电力股份有限公司，湖北 宜昌 443002） 摘要：对某水电站厂房牛腿裂缝进行了详细的调查与检测，对牛腿混凝土进行了多项无损检测，同时对牛腿结构 进行了复核计算。采用有限元数值模拟对温度影响下的牛腿受力状态进行了计算，分析了裂缝出现的原因，计算 结果与牛腿裂缝形式非常吻合。分析表明，不合理的支座型式及温度应力是牛腿产生裂缝的主要原因，在设计时 应考虑温度应力的作用，支座在构造做法上应采取合理措施减少约束应力。文末还针对牛腿破坏的现状，提出了 处理方案与加固对策。 关键词：牛腿；裂缝；混凝土；检测； 中图分类号：TV332 文献标识码：A 水电站厂房结构中的牛腿是大坝电站厂房中的一个重要构件。虽然其尺寸较小，但承担了来自 上部梁板结构的竖向荷载和水平荷载，应力分布复杂，且容易出现应力集中和开裂。钢筋混凝土牛 ［1］ 腿的破坏形态主要有斜压破坏、弯压破坏、剪切破坏以及局部受压破坏4种 ，这些破坏采取一定措 施后可以避免或防治。牛腿出现裂缝是牛腿破坏的开始，而裂缝会对牛腿本身的强度、刚性和整体 ［2-7］ 性产生影响，使钢筋腐蚀速度加快，保护层剥落，进而缩短牛腿的使用年限 。本文针对的牛腿裂 缝是区别于上述4种破坏的一种裂缝形态，受力特点为受到水平方向的温度拉应力，不合理的支座型 式及由其导致的温度荷载是产生裂缝的主要原因，通过对这种裂缝的牛腿进行检测、应力分析和数 值模拟，找出裂缝出现的原因和发展趋势，为安全评估和修补加固提供基础性资料。 1 工程概况 某水电站厂房中，距主厂房下游挡水墙的下游和上游侧分别设有上、下游侧承重墙，承重墙顶 高程以上布置有上、下游承重框架，在平台布置有主变压器、公用厂用变电气设备等，这些设备的 荷载通过预制或整浇的梁板传递给框架柱上的支撑牛腿再传递给下部承重结构，出现裂缝是上游片 承重框架柱下游侧面的一些支承牛腿。近几年来，部分裂缝扩展至混凝土内部，部分表层混凝土崩 裂脱落，局部有钢筋露出。 这些裂缝对牛腿本身的刚性、抗剪强度、抗拉强度和抗弯强度都会产生影响，并可能导致结构 行为发生应力重分配，造成进一步的破坏。裂缝严重时，甚至可能会使材料掉落而造成危害。另 外，裂缝对牛腿结构耐久性也会产生不利影响，裂缝的出现会加速混凝土中性化，使钢筋腐蚀速度 变快，从而缩短牛腿的使用年限。 导致牛腿裂缝和混凝土剥落的原因很多，需要对这些存在问题的牛腿进行详细的检测，对产生 裂缝等病害的原因进行系统分析和研究，确定其危害程度，对牛腿结构的安全进行复核计算、有限 元数值模拟计算及评估，并根据评估的结果设计相应的处理方案。 收稿日期：2013-01-07 基金项目：水利部“948”计划项目（201301）；中国水利水电科学研究院科研专项“十二五”重点科研资助项目（结集1246） 作者简介：王荣鲁（1979-），男，山东临沂人，硕士生，工程师，主要从事水工建筑物检测评估研究。E-mail：wangrl@ — 255 — 某水电站厂房牛腿裂缝检测及成因分析 王荣鲁 李 杰 孙其臣 孙粤琳 2 现场牛腿裂缝检测情况