考虑累积损伤的坞式船闸裂缝扩展及钢筋锚固改进研究

坞式船闸受力复杂,河侧闸墙倒角附近易开裂,钢筋锚固长度设计为现行水工行业规范最小值时,裂缝扩展路径可能绕过锚固延长段,甚至引发倒塌事故。采用扩展有限元方法(XFEM)建立仿真模型,研究考虑累积损伤下的坞式船闸裂缝扩展规律,并对钢筋锚固提出改进措施。结果表明:考虑累积损伤的钢筋混凝土闸室裂缝扩展路径,均在相同荷载作用下素混凝土状态闸室的拉应力区内部或附近;倒角附近钢筋锚固长度取规范最小长度时,部分损伤情形中荷载作用下裂缝扩展路径会绕过闸室倒角附近钢筋锚固延长段,导致结构极限承载能力无法满足要求;将钢筋锚固段延长,使穿出素混凝土状态闸室拉应力区的钢筋长度等于规范最小锚固长度,可使锚固延长段穿过裂缝扩展路径,并减小裂缝扩展长度和钢筋最大拉应力,使结构满足极限承载能力要求。研究结果可为船闸工程事故防治和相关设计规范进一步修订提供依据。