小浪底排沙洞衬砌混凝土运行期应力状态评价

小浪底排沙洞是我国首例采用无粘结环锚预应力混凝土衬砌的水工隧洞,本文根据运行期间混凝土应变计所获得的大量实测数据,对3#排沙洞ST3-B段衬砌混凝土运行的应力状态进行了分析评价。结果表明,运行期衬砌混凝土自生体积变形持续增长,到2003年8月基本趋于稳定;混凝土的徐变发展在运行期基本保持稳定;当运行水位为最高水位时,所有混凝土应变计所在位置的混凝土应力均为压应力。分析结果认为,ST3-B观测段在最高运行水位也不会产生能够引起裂缝的拉应力,不会出现开裂和渗漏,能够保证正常使用,小浪底排沙洞处于安全运行状态。以期对无粘结环锚预应力混凝土衬砌的安全评价提供指导意义,为今后类似工程的设计提供重要的参考数据。     

高效预应力混凝土压力管道试验与技术经济比较

本文结合黄河小浪底水利枢纽工程排沙洞预应力混凝土衬砌方案论证,介绍了在施工现场进行的采用双层双圈环形无粘结预应力钢绞线和单圈有粘结预应力钢绞线对衬砌混凝土施加预应力的1∶1模型试验研究概况.对两种模型在预应力施加阶段管壁混凝土的环向应力、径向应力和径向变形以及管壁混凝土出现环形裂缝的原因等试验结果进行了对比分析,并从结构性能、施工程序、材料用量、防腐维护等方面对其技术的先进性和经济性进行了综合评价,提出了改进设计建议及施工应注意的问题.     

高效预应力混凝土压力管道试验与技术经济比较

本文结合黄河小浪水利枢纽工程排沙洞预应力混凝土衬砌方案论证,介绍了在施工现场进行的的采用双层双圈环形无粘结预应力钢绞线和单圈有粘结预应力钢绞线对衬砌混凝土施加预应力1：1模型试验研究概况,对两种模型在预应力施加阶段管壁混凝土的环向应力,径向和和径向变形以及管壁混凝土出现环形裂缝的原因等试验结果进行了对比分析,并从结构性能,施工程序,材料用量,防腐维护等方面对其技术的先进性和经济性进行了综合评价,提出了改进设计建议及施工应注意的问题。     

水工隧洞预应力混凝土衬砌考虑锚索失效时的应力状态分析

水工压力隧洞无粘结预应力混凝土衬砌是一种新型的衬砌形式,本文结合工程设计实例,对衬砌结构在运行期假定锚索失效情况下的应力分布状态进行了计算分析,藉此对这种新型衬砌形式的可靠性进行评价。计算结果表明,运行期若某根锚索失效,将对衬砌的应力状态产生不同程度的影响,其影响大小和影响范围与失效锚索所在位置有关,浇筑块中部某根锚索失效的影响较小,浇筑块端部第1根锚索失效是最不利工况,拉应力区出现在衬砌底部内侧表面和锚具槽边角部位。在最不利工况下,锚具槽边角部位的拉应力会超过混凝土的抗拉强度,有可能引起开裂和渗漏。     

压力隧洞混凝土衬砌再裂判断的钢筋混凝土曲梁法

说明了利用钢筋混凝土曲梁理论判别混凝土衬砌是否发生第二次开裂的原理和方法,讨论了基本参数如围岩切向抗力τ、法向抗力σr（ra）＋pa、钢筋应力不均匀系数ψ的估值范围。通过算例分析了衬砌外缘渗压pa,围岩切向抗力τ,钢筋最大应力σ＇s,钢筋应力不均匀系数ψ,衬砌围岩的接触状态等重要因素对再裂的影响。分析表明,对于透水衬砌在衬砌脱开围岩独立工作的一般情况下,不易发生第二次开裂。     

基于观测数据的环锚预应力混凝土衬砌预应力效果分析

结合黄河小浪底排沙洞工程,对锚索张拉阶段的预应力效果和混凝土的徐变进行了探讨。通过建立合理的锚索张拉程序和数据采集制度,将混凝土的弹性应变、混凝土的徐变、预应力损失造成的应变从实测总应变中分离出来。分析结果显示:在预应力的张拉阶段,混凝土的徐变占总应变的24%。混凝土的徐变近似地与应力和持荷时间成线性关系,即ε=ασt,其中系数α与约束条件有关,不是一个常数。数据表明,通过实测数据得到混凝土衬砌中的应力与应力分布与有限元分析结果相一致。     

基于锚索监测数据的环锚无黏结预应力混凝土衬砌结构可靠性分析

与环锚有黏结预应力混凝土衬砌相比,环锚无黏结预应力混凝土衬砌结构具有许多突出优点,但可靠性问题是制约其得以普遍应用的关键。用于评价环锚无黏结预应力混凝土衬砌结构可靠性的重要参数之一是锚索的应力状态变化情况。基于小浪底排沙洞锚索测力计的长期监测资料,本文对隧洞运行过程中温度和水头变化对锚索应力状态的影响进行了分析,并据此对这种结构形式锚索的可靠性进行了评价。结果表明:温度变化对锚索应力状态具有显著影响,而洞内水头变化的影响则很小。小浪底排沙洞已安全运行10多年,经历了最高设计水头的考验,锚索预应力一直处于比较稳定的状态,表明并未发生无黏结钢绞线的断裂或松弛现象,锚索的锚固状态良好,衬砌结构的可靠性不存在问题。     

无粘结环锚预应力混凝土衬砌隧洞的锚索应力状态变化

结合小浪底排沙洞实测资料,对无粘结环锚预应力混凝土衬砌隧洞的锚索应力测定方法进行了探讨,并对施工期和运行期的锚索应力状态及其变化规律进行了分析。研究结果表明,用锚具改装而成的锚索测力计可以用于测定无台座张拉锁定环锚结构的锚索应力,并且具有理想的精度。施工期锚索张拉引起的混凝土徐变会导致约15%的预应力损失,运行期的温度变化对锚索应力状态具有显著影响,锚索张力随着温度的升高而减小,锚索测力计应变读数与温度变化的关系为:?T=2.005×10-6?T。运行期隧洞内水压力作用主要由混凝土衬砌和围岩承担,内水压力变化对锚索应力状态影响不大。     

小浪底排沙洞混凝土衬砌不同阶段预应力变化实测分析

小浪底排沙洞是我国首例采用双圈环绕无粘结预应力混凝土衬砌的水工隧洞，本文对这一新型结构形式和特点进行了简单介绍，井根据观测仪器所获得的大量实测数据，对不同阶段(预应力施加、回填灌浆和过水运行)混凝土衬砌和锚索中的有效预应力变化及混凝土徐变变化规律进行了探讨。实测资料表明，采用双圈环绕无粘结预应力技术，可实现理想的预应力效果和均匀的环向应力分布。围岩开挖的质量对环向预应力分布的均匀性具有重要影响；对预应力施加需时较长的实际结构，混凝土的徐变应变在观测仪器的总应变变化中占有不容忽视的比例，其大小与预压应力和持荷时间成线性关系，可按ε0＝α∑σiti进行计算。过水运行阶段的实测数据表明，该工程混凝土衬砌中所建立的预压应力足以抵抗最高设计运行水位下的内水压力而实现不裂不渗。     

不良围岩条件下水电站调压井衬砌结构选型研究

目前工程上比较常用的水电站调压井衬砌结构型式有两种，一种结构型式是钢筋混凝土衬砌结构型式，另一种结构型式是钢衬加回填混凝土衬砌结构型式。本文针对围岩条件比较破碎，裂隙发育的调压井洞室结构，就两种衬砌结构型式分别进行了高水头作用下的有限元数值模拟，从调压井衬砌结构选型角度分析对比了两种衬砌结构型式在围岩及衬砌结构应力与变形、衬砌结构钢筋混凝土开裂、围岩与衬砌结构联合承载、结构安全储备、经济等方面的优劣。     

盾构输水隧洞设垫层预应力复合衬砌承载特性研究

为了研究盾构输水隧洞设垫层预应力复合衬砌的受力特性,以南水北调中线穿黄隧洞工程为背景,采用有限元软件ANSYS建立了盾构输水隧洞预应力复合衬砌结构的整体三维有限元模型,对比了有垫层衬砌结构与无垫层衬砌结构的内衬、外衬的应力分布情况,分析了不设垫层与设不同刚度的垫层时内衬与外衬之间的传力机制,以及垫层刚度的变化对隧洞内衬预应力混凝土环向应力的影响。计算分析结果表明:预应力复合衬砌中设置合适的垫层可以充分发挥内衬预应力的作用效果,实现内衬、外衬独立承载的设计目的,从而可以改善内衬和外衬在隧洞充水运行时的应力分布状态并使外衬具有较大的压应力,提高了衬砌结构的整体安全性;同时,垫层刚度越小,内衬传递给外衬的水压力荷载比越小,越能充分发挥内衬的锚索预应力效果;这种设垫层预应力复合衬砌结构形式在软土地层条件下的高埋深、高内压盾构输水隧洞工程中具有应力分布状态好、防水性能好、整体结构安全度高等综合优势。     

全级配混凝土轴向拉伸应力-变形全曲线试验研究

混凝土受力破坏过程中的应力-变形全曲线能够宏观地反映混凝土在各个受力阶段的变形、内部微裂缝的发展、损伤积累、最终破坏等一系列过程,同时又是分析和计算混凝土构件承载力和变形的重要参数,因而备受研究者们的重视.但由于受试验条件的限制,国内外对混凝土轴向拉伸全曲线的研究,目前一般限于截面为25cm×25cm及以下尺寸,对大尺寸、全级配混凝土试件的轴向拉伸应力-变形全曲线的试验研究资料还很有限.本文利用自行研制的试验装置,以锦屏拱坝为背景,成功地进行了两组尺寸为450 mm×450 mm×1350mm的全级配混凝土轴向拉伸应力-变形全曲线的测试,根据试验结果拟合出混凝土轴拉应力-变形全曲线经验公式.有关成果可供大坝安全评价和设计部门参考.     

以围岩为承载体的高压管道设计准则与工程应用

钢筋混凝土衬砌高压管道设计中最主要的问题是要防止高压水外渗造成的水量损失和对山体边坡、电站建筑物等的危害.采用钢筋混凝土衬砌高压管道的前提是所在山体的围岩应该相对新鲜完整,其设计的核心是要对地形地质条件、地应力、和高压水作用下围岩渗透性、围岩水力稳定性等进行充分的研究.本文通过对水电站混凝土衬砌高压管道实例的分析,对高水压作用下钢筋混凝土衬砌高压管道设计常用的最小覆盖厚度准则、水力劈裂准则、和最小地应力准则的相互关系和应用条件进行讨论.     

水工有压隧洞温度应力计算

一、水工有压隧洞温度应力B..伏尔可夫计算法 在水利水电工程设计中,经常遇到水工有压隧洞的温度应力计算。隧洞衬砌升温时产生压应力,降温时产生拉应力。混凝土是抗拉强度远低于抗压强度的材料,常难抵抗降温与荷载联合作用时产生的拉应力而开裂。因此,对隧洞进行弹性温度应力计算,便构成了设计中必不可少的重要部分。     

混凝土三维复合型断裂准则的研究

本文用杂交有限元法计算了试件的应力强度因子,并设计了混凝土试件的三维复合型新裂试验方案,断裂试验采用单边和环形缝梁型试件和圆柱形试件。对全部试验结果进行整理和分析后,用数理统计的多元回归法得到混凝土的三维断裂准则。     

地下埋藏式钢岔管三维有限元分析

结合某抽水蓄能电站的地下埋藏式钢衬钢筋混凝土岔管工程实例，采用Marc有限元软件，对钢岔管与围岩联合承载进行数值模拟。通过三维有限元线性和非线性计算，考虑了初始地应力、开挖支护引起的二次应力，以及钢衬与混凝土垫层间的初始缝隙对钢岔管受力和变形的影响，分析了岔洞开挖、支护及充水运行等工况下，钢衬、混凝土衬砌、围岩的应力和变形，得出了一些对工程有意义的结论。     

DL／T5083—1998《水工隧洞预应力混凝土衬砌锚束施工导则》综述

《水工隧洞预应力混凝土衬砌锚束施工导则》（以下简称（导则》）是电力工业部科技司一九九六年计划项目,由电力工业部水电施工标准化技术委员会技术归口,葛洲坝集团公司组织起草的。《导则》总结了清江隔河岩水电站引水隧洞预应力混凝土衬砌锚束施工经验,吸收了天生桥一级水电站引水隧洞、小浪底水库排沙洞预应力混凝土衬砌锚束性能试验以及其它环锚工程的施工经验,并借鉴了国外的一些先进技术。《导则》由条文、附录和条文说明三部分组成,共分范围、引用标准、名词术语、总则。一般规定、预应力钢绞线与铺具、成孔成槽、锚束制作与安…     

大比尺钢衬钢纤维自应力混凝土圆形管道在内水压下的性能试验研究

本文通过模型实验，研究钢衬圆形压力管道的外包钢纤维自应力钢筋混凝土在内水压力作用下的性能，包括荷载-变形曲线，管道的开裂和极限荷载以及裂缝宽度，内水压与钢衬、钢筋、混凝土的应力关系等，并结合试验结果对这种管道的适用性进行分析。实验结果表明，钢纤维自应力混凝土能够显著地提高管道混凝土的开裂荷载，能够达到普通管道的2～3倍；钢纤维和自应力管道外包混凝土的裂缝宽度都有减小的作用。     

水工隧洞受力特性研究和结构设计思路

现行水工隧洞结构设计规范有许多不合理之处.笔者做了结构试验,采用水压力直接加载,获得了内水外渗后钢筋应力、缝宽随水荷载的变化规律;进行渗流.应力耦合有限元数值模拟,分析衬砌、围岩、固结灌浆区的受力特性,并对索风营水电站隧洞的结构监测成果进行分析;提出水工隧洞衬砌按构造配筋设计的思路,建议尽快修订现行规范.     

温度对水工沥青混凝土弯曲性能影响的试验

本文针对-30℃~ 25℃温度条件下的水工沥青混凝土开展了小梁弯曲试验,重点分析温度对水工沥青混凝土面板的各项力学性能指标的影响。试验结果表明：（1）温度对水工沥青混凝土的应力-应变特性有着密切关系。在-30℃~ 0℃温度区间,应力-应变曲线近似成线性关系,试件的应力达到峰值后发生断崖式下跌,呈脆性破坏;在0℃~ 25℃温度区间,试件应力达到峰值后经历一定程度的塑性变形后断裂,呈延性破坏。（2）水工沥青混凝土随着温度升高,其抗弯强度、弯曲模量逐渐降低,变形能力提高;随着温度的降低,峰值应变减小。（3）研究提出的经验公式较好反映了水工沥青混凝土在不同温度条件下弯曲性能的变化特性,与试验结果吻合较好。