简单锚块式预应力闸墩

简单锚块式预应力闸墩的结构布置型式如图3所示。简单锚块式预应力闸墩结构型式简单，便于施工。但是由于锚束张拉力与弧门水推力不在同一条直线上，且弧门水推力作用点更靠外，要消除或部分消除弧门水推力在闸墩颈部产生的拉应力集中，势必需要较多的锚束用量，不利于充分发挥预应力锚束的作用。为有效地改善简单锚块的应力状况，减少预应力锚束的用量，出现了颈缩式、预留缝式和空腔式预应力闸墩型式。

图3 简单锚块式预应力闸墩结构型式
2.2颈缩式预应力闸墩
20世纪60年代，在美国瓦纳庞溢洪道工程设计过程中，科研人员通过对预应力闸墩结构进行系统的分析和研究后，提出了颈缩式预应力闸墩，结构型式如图4所示。

图4 颈缩式预应力闸墩结构型式
设计颈缩式预应力闸墩的主要思路是：将闸墩与锚块连接部分（颈部）两侧削去部分，以尽量地减小闸墩颈部的断面积，从而实现“颈缩”。这样，一方面可以增加锚束在闸墩颈部产生的预压应力，另一方面可以使弧门水推力更靠近闸墩中心线，以减小其在颈部产生的弯曲应力，其效果是十分明显的。但这种型式的预应力闸墩施工不便，且锚束布置成曲线型式，增加了锚束张拉时的预应力损失，并且在闸墩颈部产生不利的横河向荷载。目前我国只在安康水电站采用了该型式的预应力闸墩。
2.3预留缝式预应力闸墩
前面提到，弧门水推力和预应力锚束在闸墩颈部断面产生的应力都呈马鞍型分布。但简单锚块式预应力闸墩在主锚束作用下，闸墩外表面和中部的预压应力数值相差不大，因而会造成在水利枢纽正常运行期间，闸墩颈部断面外表面压应力不足，内部压应力富余的现象。其原因之一是闸墩两侧布置的锚束在张拉施工过程中，彼此对闸墩颈部外表面产生的压应力存在互有抵消的现象。为此，若在锚块中部预留一条临时施工缝，就可切断或减小锚束张拉过程中的相互影响，提高锚束的预压效果。预留缝式预应力闸墩的结构型式如图5所示。中部临时施工缝的长度L可依据弧门水推力大小、锚束吨位和数量，以及具体的施工工艺进行调整。待预应力锚束张拉结束后，再用膨胀水泥灌浆回填，一方面确保回填的混凝土不承受主锚束产生的次生拉应力，而只承担弧门水推力作用产生的压应力；另一方面确保锚块的整体性。





图5 预留缝式压应力闸墩结构型式
2.4空腔式预应力闸墩
空腔式预应力闸墩是一种全新的结构型式，其结构布置如图6所示。这种预应力闸墩主要是采用简支梁传力结构，将锚束的预压力通过传力梁的支座转移到弧门水推力的作用线附近，在闸墩颈部断面外表面产生压应力集中，从而改善简单锚块式预应力闸墩颈部断面在运行中出现的外表面压应力不足，中部压应力富余的问题，可大大节省锚束用量。空腔的长度L可根据弧门推力大小、预应力锚束的吨位、数量以及施工工艺等来调整。
图6 空腔式预应力闸墩结构型式
在设计过程中，可以从施工的角度选择传力梁与锚块之间的连接方式是以简支的型式还是固接的型式。固接型式较简支型式在闸墩颈部断面产生的压应力小，但其在空腔边缘产生的拉应力也小，这样可以节省水平次锚束的用量。并且固接方式施工比较方便，与简单锚块式预应力闸墩的设计、施工比较，变动不大。
锚束张拉结束后，将空腔回填，既不影响锚块的整体性，又可保证回填混凝土不承受主锚束在张拉工程中产生的次生拉应力，而只承受弧门水推力产生的压应力。