一种水利工程用大型渡槽结构伸缩止水装置的制作方法

本发明涉及水利工程技术领域，具体涉及一种水利工程用大型渡槽结构伸缩止水装置。

背景技术：

由于槽体内存在大量的水体，结构的上部质量远大于其下部结构的质量，在地震作用下，各槽墩将产生位移值较大的摆动，因此槽段之间伸缩缝的止水问题十分重要而敏感，备受各界关注。由于输水流量巨大，用于连接相邻槽墩的止水带一旦发生破裂，则不但严重影响被供给地的日常供水，还会对渡槽附近地区造成比较严重的破坏。根据渡槽的运行条件，针对渡槽止水带提出的具体技术指标为：止水带在0.1MPa水压力以及张开300mm、横向位移40mm，竖向位移50mm的止水带位移的联合作用下不应出现漏水现象。

目前在渡槽中使用的几种接缝止水形式：埋入式止水，易发生绕渗；粘合式止水，止水效果取决于粘结效果，而且止水带更换粘结剂清除费时，施工受季节影响，由于渡槽接缝位移较大，粘结面受力也较大，加上粘结层次较多等不利因素，施工质量不易保证；压板式止水，压板刚度小,止水带受力不均匀，压板各段之间存在空隙,造成止水带与槽身之间出现渗水通道，槽身底板与立墙交汇处,极为突出,易出现漏水点，其柔性不如波纹管好，无法适应较大的接缝位移。

技术实现要素：

本发明针对现有技术的缺陷和不足，提供一种设计合理、伸缩变形量大、止水密封性好的一种水利工程用大型渡槽结构伸缩止水装置。

本发明是采用如下技术方案实现的：一种水利工程用大型渡槽结构伸缩止水装置，包括预埋在相邻渡槽槽身内的若干预埋筋以及固定在槽身端面的定位端板，相邻渡槽槽身之间连有伸缩止水带波纹管，伸缩止水带波纹管的直边段与定位端板焊接，定位端板与预埋筋固定。采用本发明的结构设计，由于采用了伸缩止水带波纹管，使此止水装置有足够的平面外刚度，也增加了止水装置的三维变形能力，止水带具有更大的变形量。

为了进一步优化还伸缩止水装置的结构，完善其功能，本发明还进行了以下改进：

优选地，伸缩止水带波纹管采用矩形波纹管，采用波高为216mm、波距为86mm、壁厚为2.5mm的波形，采用SUS304制成。选用矩形波纹管与圆形波纹管不同，液压成形后，圆形波纹管主体强度较高，不易变形，而矩形波纹管底部受力、易变形，可适应较大接缝位移。

优选地，伸缩止水带波纹管外部上下方、并且位于波谷位置间隔设有T型铠装，可对伸缩止水带波纹管进行整体结构加强，保证其变形过程中强度可靠稳定。

优选地，伸缩止水带波纹管的波峰中填充聚氨酯发泡材料。由于渡槽引水未进行过滤，可能有大量泥沙或杂物，所以在波纹管中心须填充材料以阻止泥沙，在波峰中填充聚氨酯发泡材料，此材料结构简单、成本低廉、制作安装方便、使用寿命长、能有效阻止砂粒杂物进入波纹管与导流筒之间的间隙，同时能保证不会对波纹管产生过高的应力。

优选地，位于伸缩止水带波纹管下方的T型铠装下部安装有滑动滚珠，相邻渡槽槽身端面底部对称安装有横梁，横梁通过螺栓固定在定位端板上，滑动滚珠沿横梁移动。横梁可承担波纹管中载质压力，T型铠装与横梁间采用滑动滚珠连接，方便伸缩节活动。

优选地，伸缩止水带波纹管内的过水端面设有导流板，导流板采用折弯/层插结构，具体结构是由L型折弯板和一字型直板构成，L型折弯板一端与定位端板焊接，另一端呈折弯状，并且上部与一字型直板通过螺栓固定连接。导流板材质同样是SUS304，整体长度较长，且壁厚较薄，工件中部易出现绕度弯曲，因此导流板采用折弯/层插结构。此结构稳固安全，可长期安全可靠使用，考虑径向位移，导流筒间余量大于最大开口量20mm。

优选地，该伸缩止水装置还包含天然橡胶钢边止水带，断面采用非等厚结构，分强力区和放水区，其中两侧钢板增设安装孔与预埋筋连接。此结构形式的止水带可使各部分受力均匀，钢边止水带的伸缩孔久壁为平面，止水带施工时板模夹制接触面大，不易脱位，钢板增设安装孔与钢筋相连接，固定牢靠不易位移，使防水性能更佳。

优选地，相邻渡槽槽身之间、并位于伸缩止水带波纹管上部架设保护板，可对本发明所述的伸缩止水装置整体起到保护作用。

本发明提供的水利工程用大型渡槽结构伸缩止水装置，通过伸缩止水带波纹管直边段与引槽段对焊连接，可有效保证连接强度；采用矩形波纹管，可适应较大接缝位移，由于采用了波纹管，使此止水装置有足够的平面外刚度，也增加了止水装置的三维变形能力，止水带具有更大的变形量，同时又采用T型铠装作为加强；通过在在波峰中填充聚氨酯发泡材料，有效阻止砂粒杂物进入波纹管与导流筒之间的间隙，避免对波纹管产生过高的应力；导流板采用折弯/层插结构，稳固安全；在T型铠装与横梁间采用滑动滚珠连接，方便伸缩节活动方便；采用天然橡胶钢边止水带，止水密封性好。综上可以看出本发明的方法和结构简单，强度、刚度和稳定性好，可适应较大接缝位移，变形疲劳寿命及止水密封性好。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2是本发明伸缩止水带波纹管直边段与渡槽引槽段的定位端板对焊连接图；

图3是本发明为加强矩形波纹管的受力、变形能力而采用的T型铠装示意图；

图4是本发明为阻止泥沙，在波纹管中心填充的聚氨酯发泡材料示意图；

图5是本发明采用折弯/层插结构的导流板示意图；

图6是本发明在T型铠装与横梁间的连接结构示意图；

图7是本发明天然橡胶钢边止水带示意图；

图8是本发明数值模拟图；

图9是本发明数值计算变形图；

图10是本发明数值计算位移云图；

图11是本发明数值计算应力云图。

图中：1-渡槽槽身；2-预埋筋；3-定位端板；4-伸缩止水带波纹管；5-T型铠装；6-聚氨酯发泡材料；7-滑动滚珠；8-横梁；9-导流板；10-L型折弯板；11-一字型直板；12-天然橡胶钢边止水带；13-保护板。

具体实施方式

水利工程用大型渡槽结构伸缩止水装置，包如图1所示，括预埋在相邻渡槽槽身1内的若干预埋筋2以及固定在槽身端面的定位端板3，相邻渡槽槽身之间连有伸缩止水带波纹管4，伸缩止水带波纹管的直边段与定位端板焊接，定位端板与预埋筋固定。

伸缩止水带波纹管4采用矩形波纹管，采用波高为216mm、波距为86mm、壁厚为2.5mm的波形，采用SUS304制成。

如图3所示，伸缩止水带波纹管4外部上下方、并且位于波谷位置间隔设有T型铠装5。如图6所示，位于伸缩止水带波纹管4下方的T型铠装5下部安装有滑动滚珠7，相邻渡槽槽身端面底部对称安装有横梁8，横梁通过螺栓固定在定位端板上，滑动滚珠沿横梁移动。

如图4所示，伸缩止水带波纹管4的波峰中填充聚氨酯发泡材料6。

如图5所示，伸缩止水带波纹管4内的过水端面设有导流板9，导流板采用折弯/层插结构，具体结构是由L型折弯板10和一字型直板11构成，L型折弯板一端与定位

如图1所示，该伸缩止水装置还包含天然橡胶钢边止水带12，断面采用非等厚结构，分强力区和放水区，其中两侧钢板增设安装孔与预埋筋连接。

如图1所示，相邻渡槽槽身1之间、并位于伸缩止水带波纹管4上部架设保护板13，可对本发明所述的伸缩止水装置整体起到保护作用。

工程实例：

黔中水利枢纽工程是一项大型的跨流域调水工程，总干渠全长63.4km，主要建筑物有泵站、渡槽、明槽、隧洞、箱（圆）涵、人工明渠以及沿线分水建筑物等。总干渠上共有26 座渡槽，总长13.4 km，占21. 3%。其中，渠线上的草地坡、徐家湾、河沟头、焦家4 座渡槽总长3. 66 km，主槽均采用预应力连续刚构渡槽这一新型水工渡槽结构，主槽单跨最大跨度180m，全长均超过800m。

相邻渡槽槽身之间的伸缩缝采用本发明所述的伸缩止水装置，止水带在0.1MPa水压力以及张开300mm、横向位移40mm，竖向位移50mm的止水带位移的联合作用下未出现漏水现象。

为了进一步验证本发明伸缩止水装置在渡槽受温度作用下的受力及变形情况，建立了伸缩节的有限元模型如图7，建模采用shell43壳单元，渡槽在受到温度作用下的产生作用是对伸缩节的拉伸或压缩，这里认为是均匀拉伸或压缩。伸缩节在此作用下处于小应变大变形的状态，因此对伸缩节进行几何非线性的分析，模拟伸缩节受到轴向拉伸作用下的受力与变形。伸缩节两端固结，在两端加拉伸位移500mm，得到变形图如图8，以及位移云图9，从位移云图上可以看到，伸缩节形变形基本对称，得到应力云图如图10，从图10可以看出应力最大的点出现在波谷，波峰附近，直线段的应力较小。

由此可以看出本发明结构简单，强度、刚度和稳定性好，可适应较大接缝位移，变形疲劳寿命及止水密封性好。