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.     

关于园形有压水工隧洞衬砌裂缝计算的探讨

本文根据园形有压隧洞水工衬砌的开裂机理,按弹性地基上的曲梁推导了衬砌在内水压力作用下的裂缝间距、宽度等的计算公式,并用国内几个工程的隧洞现场水压试验结果对理论公式进行了检验。另外,对开裂后衬砌上的切向反力、钢筋对裂缝的影响,限制裂缝宽度及开裂设计的结构型式等问题进行了讨论。     

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。     

圆形断面隧洞衬砌内力分布的解析计算模型

隧洞衬砌的内力计算有不同方法，重点讨论了软基土中圆形隧洞衬砌内力的计算方法。根据均质圆形隧洞围岩压力对称周期性变化以及衬砌结构微元体轴向力和弯矩的静力平衡方程，分析得到了衬砌内力的解析表达式。并将解析分析结果与实测结果进行了对比分析。     

高内水压力隧洞钢筋混凝土衬砌裂缝控制标准

高压水作用下水工隧洞衬砌开裂难以避免,透水衬砌设计关键是确定衬砌与围岩联合承载条件下的钢筋混凝土衬砌结构受力特征和裂缝控制标准。本文基于压力隧洞衬砌裂缝起裂和扩展特点,分析了传统裂缝计算公式及以数值仿真计算方法的工程适用性,并针对衬砌的主要设计参数进行了裂缝宽度敏感性分析;通过裂缝控制标准解析、数值仿真及工程实际量测的结果对比,提出了衡量衬砌裂缝控制标准的关键依据。研究结果表明,尽管实测裂缝宽度往往大于限裂标准,但多数工程仍正常运行,现行国内外规范的裂缝控制标准过于苛刻,降低了支护结构材料的利用效率,应建立与工程实际相符合的裂缝宽度控制标准。兼顾压力隧洞的工程安全与经济效益,较合理的混凝土衬砌配筋率接近0.9%,衬砌厚度接近800 mm,裂缝宽度控制标准增加至0.35 ~ 0.5 mm。     

水工有压隧洞温度应力的弹性理论计算法

本文详细地分析了水工有压隧洞各种计算温度的方法,并指出了苏联B·H·布尔加娃计算法的不足。本文还应用弹性力学中的弹性接触理论,严密地导得了水工有压隧洞衬砌和围岩的温度应力积分表达式。对于处在稳定温度场的隧洞,给出了计算隧洞衬砌稳定温度应力的解析公式,并为其编制了DS-202型台式电子计算机的程序,以供实际应用。     

不衬砌引水隧洞糙率选值问题的探讨

本文对不衬砌压力引水隧洞的糙率取值问题进行了探讨,用国内外已有工程的实测糙率数据对各家经验公式做了分析比较、以尼可拉池公式较为接近实际。渔子溪一级水电站不衬砌隧洞的糙率主要用此公式计算并加以一定的安全余幅,做为设计取值。为通过运行实践进行验证和积累工程资料,在隧洞内设置测压管做原型观测,结果与设计取值极为接近。     

盾构隧洞复合衬砌的荷载结构共同作用模型

盾构隧洞复合衬砌用于承受高内水压力是一种正在被应用的新型结构,计算这种结构的受力目前还缺乏有效的实用方法。文章采用荷载结构法,分别计算围岩、各层衬砌结构单独承担内水压力时径向位移与内水压力关系,然后根据围岩和各层衬砌径向位移变形协调条件确定复合衬砌各自分担的内水压力。各构件分别承担的内水压力之和即为复合衬砌承担的内水压力,再叠加上隧洞外围岩水土压力所能平衡的内水压力,即为总的能承担的内水压力。用这种方法初步分析了已建的工程和与有限元方法的结果进行了比较,结果较为一致。该方法力学概念明确,计算简便,可为分析这种结构提供一种简便实用的计算方法。     

DL5077—1997《水工建筑物荷载设计规范》内容介绍

DL 5077—1997《水工建筑物荷载设计规范》(以下简称《水工荷载规范》)是经原能源部、水利部1988年审定的《水利水电勘测设计技术标准体系》中的一项通用行业标准。根据水利水电规划设计总院“(90)水规字11号”文《关于编制水利水电工程结构荷载设计规范》的安排,确定中南勘测设计研究院为编制该规范的主编单     

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。     

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。     

压力隧洞衬砌计算方法

本文介绍一种压力隧洞的衬砌计算方法,并利用该方法对某水电站压力斜井进行了计算分析。该方法根据工程区域实测地应力资料回归拟合初始应力场,在此基础上模拟隧洞开挖、衬砌及衬砌与围岩间的初始缝隙,考虑在内水压力作用下衬砌与围岩联合作用,计算衬砌裂缝的分布,裂缝开展宽度及相应的配筋率等。     

引红济石调水工程深埋输水隧洞外水压力计算探讨

外水压力是深埋隧洞衬砌设计中的重要荷载,且往往难以确定,结合引红济石调水工程隧洞排水系统的设计对常用外水压力计算方法进行了探讨,并提出了采用渗流理论简化计算外水压力的有效方法,得出合理的设置排水系统及进行围岩灌浆是减少衬砌外水压力和维持地下水系平衡的有效措施。     

灌浆式预应力隧洞衬砌和围岩应力分析若干问题的探讨

本文系统地讨论了水工压力隧洞灌浆式预应力衬砌和围岩在各种受力状态下的应力分析方法。对于不能应用叠加原理的灌浆式预应力隧洞在内水压力作用下的衬砌和围岩应力分析,本文提出了层间压力扰动法可资求解。为了适应灌浆式预应力隧洞应力分析,本文根据弹性理论导出了由三个不同弹性常数构成的组合园筒的弹性接触解。     

水工隧洞衬砌混凝土裂缝成因分析及控制措施

通过水工隧洞混凝土施工中产生裂缝的实例叙述，深入分析了衬砌混凝土产生裂缝的诸多因素所形成的主要成因，并根据水工隧洞施工情况总结出了控制裂缝产生的具体措施。     

大直径预应力筒仓贮料荷载计算方法

预应力混凝土筒仓在火力发电厂土建结构中占据重要地位,其主要的荷载为贮料荷载,贮料荷载的取值对筒仓结构的计算准确性具有重要意义.贮料荷载作用形式比较复杂,计算公式参照《钢筋混凝土筒仓规范》,根据筒仓规范给出的是1组公式,根据公式计算出的压力值随多个参数的变化而变化,参数包括贮料内摩擦角、结构形式等,对于大直径浅仓,仍需按深仓验算,所以筒仓设计时,由贮料产生的压力作用力应分别按浅仓和深仓计算,构件的内力按两者分别计算后取大值.本文结合某具体工程一典型筒仓,分析了贮料压力值随各参数变化的规律,为今后的设计提供帮助.     

高地温水工高压隧洞结构模型试验研究

为揭示高地温梯度与高内水压力联合作用下水工隧洞围岩的承载特性，在研制完整硬岩多物理场相似材料的基础上，通过温度荷载与内水压力联合加载技术开发，结合声发射的信号监测与空间定位技术，开展大比尺高地温水工高压隧洞的水工结构模型试验，对隧洞围岩的温度场、渗压场、声发射和裂纹发育的动态演化过程进行了测试与分析。试验结果表明，与非高地温条件相比，高地温条件下水工高压隧洞围岩出现水力劈裂所需的临界内水压力明显较低；与非高地温条件下围岩出现少数几条主裂缝不同，高地温条件下围岩主裂缝之间的次生裂缝甚为发育；高地温条件下水工高压隧洞围岩的热-水-力多物理场耦合效应明显，内水压力不变条件下围岩的裂缝扩展与损伤增长呈现非连续阶跃变化特征；高地应力条件下高地温水工高压隧洞水力劈裂位置与裂缝扩展受地应力侧限系数影响较大。     

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…     

广蓄电站水工高压隧洞设计施工的若干问题

本文根据广州抽水蓄能电站建成的高水头、大直径水工隧洞的工程实践,回顾总结设计施工的几个问题,如设计准则、衬砌〈限裂〉设计、外水压力、钢筋混凝土衬砌岔管、斜井衬砌滑模施工、衬砌分缝和止水、引水系统充水和放空操作等。     

穿越城区组合衬砌隧洞外水内渗问题研究

近年来我国兴建的穿越城区引水隧洞工程中采用了一种新型组合衬砌结构，由外层管片、内层不透水钢管和两者之间的回填混凝土、排水板组成。运行期内水压力经回填混凝土向外传递，外层管片朝外变形，管片间接缝会张开，进而引发外水内渗问题。结合深圳市罗田水库-铁岗水库输水隧洞工程，建立某典型洞段渗流分析的三维有限元计算模型，分析了多种外部条件下衬砌的外水内渗流量和外水压力。分析表明：完建期管片渗透系数每减小一个量级，隧洞渗流量降低约90%，回填混凝土使隧洞渗流量降低30%～40%，注浆圈对隧洞渗流量影响较小。运行期接缝为主要渗漏通道，占总渗流量的90%以上，此时注浆圈可以明显降低隧洞渗流量。隧洞渗流量的峰值出现在运行期，应作为隧洞外水内渗流量的控制条件。隧洞外水压力取值应以自密实混凝土回填后的完建期最大。