南水北调穿黄隧洞内衬预应力锚索应力应变试验研究

南水北调中线穿黄隧洞内衬张拉,采用弧形垫座将内衬预应力锚索导出预留槽,只用一台千斤顶实现无台座张拉,这在盾构隧洞工程中属首次应用,结构创新、工艺复杂可借鉴的资料较少。为了验证结构设计的合理性和可靠性,完善施工工艺,确保在隧洞衬砌中成功应用,通过穿黄隧洞衬砌1∶1仿真模型试验,对内衬钢绞线在张拉过程中应变规律、应力损失、锚束之间的相互影响及锚索与波纹管间的摩阻系数等要素进行研究分析。试验结果显示张拉锚固端应力总损失（包括锚具损失和锚索回缩损失）小于35%;锚具锁定后最大应力为1 044.25 MPa;预应力锚索张拉对相邻锚索的影响较小;锚索与管道间的摩阻系数在规范范围内。     

无粘结环锚预应力衬砌锚具槽布置方式对比研究

无粘结环锚预应力衬砌锚具槽是整个预应力衬砌受力的关键部位,其位置的选择对于整个预应力衬砌受力和安全而言至关重要。结合引松供水工程有压输水隧洞无粘结预应力衬砌结构,采用等效荷载法和实体建模相结合的方法进行Flac3D三维建模,对锚具槽单排和双排布置时的衬砌关键部位受力情况进行了分析。计算结果表明:(1)无粘结环锚预应力衬砌的下半环因锚具槽的影响,会存在局部预应力缺失和分布不均,而单排锚具槽布置能减小衬砌预应力的不均匀性。(2)锚具槽及附近区域是预应力衬砌的薄弱区,衬砌拉应力区主要分布在锚具槽环向的临空面附近,衬砌受压最大区域分布在相邻锚具槽之间。(3)双排锚具槽布置型式抗超载能力优于单排锚具槽布置型式。     

输水隧洞预应力混凝土衬砌锚具槽优化设计分析

锚具槽是输水隧洞预应力混凝土衬砌中预应力钢筋张拉与锚固的关键部位,其对预应力混凝土衬砌的可靠性具有重要影响。为探究衬砌结构采用预制装配式免拆模板锚具槽后局部受力状态,依托珠江三角洲水资源配置工程,采用有限元方法开展数值模拟分析,将其与常规锚具槽的受力状态进行了对比。模拟结果表明：免拆模板锚具槽可有效避免混凝土衬砌沿锚具槽角部开裂,提高回填混凝土与衬砌结构混凝土的粘结锚固性能。与常规锚具槽对比,预制装配式免拆模板锚具槽减小了槽口尺寸,提高了混凝土衬砌的整体性,具有施工效率高、工程造价低、施工环境好等优点。     

隧洞无粘结预应力混凝土衬砌若干关键技术问题

水工隧洞无粘结预应力混凝土衬砌在我国已应用和正在施工中的工程仅有2例，本文基于实践对施工中一些关键的技术问题进行了论述，具体为：（１）预应力钢筋与锚具的选择；（２）无粘结筋外包PE套管的质量；（３）锚具槽位置的确定；（４）预应力筋与锚具槽的定位，等等。     

隧洞预应力混凝土锚具槽防腐方案研究

大伙房水库输水工程隧洞,采用双圈环绕无粘结预应力衬砌,是目前国内采用无粘结预应力衬砌技术最长的隧洞。锚具是环形无粘结预应力混凝土体系的关键所在,因此锚具及锚固区的防腐处理是保证该体系完整性和耐久性的关键工序。通过试验研究比较,锚具槽防腐工艺采用独创的SLF双组分涂料、带密封卡环的无氯塑料保护套管、高压无气设备灌注,使张拉时剥离的裸钢绞线和夹片全部密封,达到防腐目的,取得了较好的效果。     

无黏结环锚预应力混凝土衬砌张拉工艺研究

依托吉林省中部城市引松供水工程无黏结环锚预应力混凝土衬砌现场原位试验,对预应力衬砌张拉工艺进行了优化研究,提出了以单个衬砌浇筑块中部锚具槽为起点,两排锚具槽同时向两端进行张拉的张拉顺序,并根据张拉试验总结了4个张拉质量控制指标。现场张拉试验表明:优化后的张拉工艺与小浪底排沙洞工程相比,张拉效率得到了大幅提高,具有较大的经济效益。4个张拉质量控制指标不仅可以保证张拉质量,而且指标均可量化,实际操作简便易行,可为引松供水工程环锚衬砌后续施工及今后类似工程提供重要参考。     

预应力混凝土衬砌隧洞锚具槽区域应力状态分析

环锚预应力混凝土衬砌是水工压力隧洞一种新型的衬砌形式,锚具槽是施工过程中用于固定锚具和实施锚索张拉的部位,也是整个衬砌结构的最薄弱环节。通过三维有限元计算和现场实验,对小浪底排沙洞无粘结预应力混凝土衬砌全部锚索张拉锁定后锚具槽区域的应力状态进行了研究,计算结果与实验结果相当吻合。研究表明,锚具槽区域的应力状态要比其它部位复杂,环向预压应力分布均匀性较差,在锚具槽口的锚索出露端存在径向拉应力。研究结果对类似工程的结构设计具有参考意义。更多还原     

预应力混凝土衬砌在引水隧洞工程中的应用

吉林省某引水隧洞工程局部较差围岩段采用钻爆法开挖,钻爆段衬砌混凝土采用无粘结预应力混凝土衬砌。文中主要介绍了隧洞无粘结预应力混凝土施工程序,钢筋、钢铰线、锚具槽模板的制作与安装,穿行式钢模台车安拆,混凝土施工及钢绞线张拉等。     

穿黄隧洞衬砌1∶1仿真模型试验研究

穿黄隧洞为大型压力输水隧洞,采用盾构法施工。设计要求在盾构施工形成的拼装式管片环内,设置预应力内衬,以组成新型复合衬砌结构。为此,开展穿黄隧洞衬砌1〖DK（〗∶〖DK）〗1仿真模型试验,分两阶段进行。第1阶段为准备性试验,包括对三环内衬进行1〖DK（〗∶〖DK）〗1仿真地面模型试验;第2阶段为地下模型试验研究,模型埋于地下,并人工构造与实际工程相同的埋深和水土条件,而以高位水箱按设计水头对洞内充水加压,进行超载试验。试验取得完全成功,为验证和优化设计提供了试验依据;其模型设计、仿真模拟、试验方法可供相关工程参考。     

南水北调穿黄隧洞工程预应力混凝土施工技术

在简要介绍南水北调穿黄隧洞断面结构及锚索布置的基础上,详细介绍了该隧洞衬砌施工中采用的有黏结后张法环形预应力混凝土施工工艺,具体分析了混凝土浇筑、锚索张拉、锚具槽回填、孔道灌浆等工序的施工流程、方案及施工技术。施工实践表明,南水北调穿黄隧洞工程是有黏结后张法环形预应力混凝土施工技术在我国大洞径、高水头有压输水隧洞衬砌结构工程中的又一次成功应用,完全满足对预应力控制的条件,各项指标均达到设计要求,取得了较好的效果。     

无黏结环锚预应力混凝土衬砌结构优化

针对水工高压隧洞环锚无黏结预应力混凝土衬砌的结构特性和已建工程在施工及运行过程中暴露出来的问题,提出了将锚索钢绞线由衬砌内部移至外侧表面、锚具槽由衬砌下部的双排布置改为衬砌底部的单排布置、减小衬砌厚度和锚索钢绞线根数的结构优化方案,并对结构优化依据、可行性和结构优化前后衬砌混凝土中预应力分布状态进行了分析论证。结果表明,本文提出的结构优化方案可显著减小隧洞岩石开挖量、衬砌混凝土浇筑量和锚索无黏结钢绞线用量;在保持衬砌预压应力水平不变的基础上,环向预压应力分布更为均匀,低应力区范围显著减小;结构优化后锚具槽混凝土易于回填密实,增强了锚具保护可靠性。     

隧洞预应力混凝土衬砌锚具防腐蚀研究

锚具是环形无粘结预应力混凝土体系的关键所在,一旦失效,预应力钢筋将丧失全部预应力,造成灾难性的后果。因此锚具及锚固区的防腐处理是保证该体系完整性和耐久性的关键工序,文中以大伙房水库输水(二期)工程隧洞预应力混凝土衬砌为例,介绍锚具及锚固区的防腐处理工艺。     

穿黄隧洞内衬预应力混凝土强度有限元计算分析

为验证穿黄隧洞内衬预应力混凝土强度,根据穿黄隧洞双层复合衬砌结构的特点与作用模式,在考虑钢绞线与孔道摩擦、锚具变形及钢筋内缩等引起预应力损失的前提下,采用三维非线性有限元模型对内衬预应力混凝土强度进行了分析与验证。通过计算得出有效预应力在钢绞线上的分布情况,以及分别在张拉工况与设计水头工况下内衬混凝土的内外表面环向应力和平均环向应力的分布规律。计算结果表明:张拉过程中的预应力损失较为严重,需要在施工过程中严格控制张拉应力以及其他引起预应力损失的影响因素,以保证张拉后有效预应力满足强度要求;穿黄隧洞内衬混凝土在两种工况下均实现全截面受压,应力分布满足设计要求,可保证穿黄隧洞的长期有效运行;模拟计算结果的应力参数值与1∶1仿真模型试验值吻合良好,变化规律与关键参数均基本一致。     

穿黄隧洞预应力衬砌结构三维非线性有限元分析

采用考虑接触问题的三维非线性有限元方法,对穿黄隧洞预应力衬砌结构进行计算分析。计算中考虑了内、外衬之间的接触,以及地基抗力对结构的作用,并对荷载施加过程和锚具槽施工过程进行了模拟。计算结果表明,预应力衬砌因锚索张拉挤压产生环向预压应力,同时,在衬砌环中还产生纵向拉应力。有资料分析某隧洞仿真模型预应力张拉试验中衬砌出现的环向裂缝,就是纵向拉应力超限所致。通过数值方法,分析引起纵向拉应力的主要因素,可供类似工程结构参考应用。     

多侧墙矩形渡槽预应力损失规律测试分析

南水北调中线总干渠漕河渡槽槽身为三槽一联加肋带拉杆的三向预应力结构形式。基于复杂施工条件下的预应力长期原位测试结果,对预应力的损失规律进行了分析,得到了预应力筋孔道摩阻系数 k ,μ值,不同孔道类型的锚具变形和预应力钢筋内缩引起的预应力损失和预应力钢筋松驰损失值,预应力张拉过程中孔道间影响效应,以及分步施工期间和加载过程中预应力历时损失。试验结果表明：瞬时损失的百分数与张拉应力的大小关系不密切;实测预应力损失值与按现行规范中确定预应力损失的方法计算结果有一定差异;锚具变形和预应力钢筋内缩在总损失中所占比重较大。此外,后续荷载作用和温度影响对预应力损失的影响较小可予以忽略。     

基于水利工程预应力衬砌环锚锚索二次张拉施工实践研究

在输水隧洞衬砌结构环锚索一次张拉锚固过程中锚索二次张拉可有效降低由锚具夹片回缩产生的锚固预应力损失和锚固回缩量,从而显著增强锚固效果,更好的发挥预应力的作用。文章以辽宁省某输水工程为例,对环锚锚索的二次张拉预应力施工从设备选择、工艺流程、技术要点等方面进行分析,以期为环形预应力锚索在水利工程中的应用提供一定的技术支撑。     

小浪底工程排沙洞环形预应力混凝土施工

小浪底水利枢纽工程的３条排沙洞，洞身７０％以上采用后张法无粘结预应力混凝土衬砌。其张拉系统的施工主要包括钢绞线的就位，固定，锚具槽，锚具及张拉设备的安装，张拉等步骤，施工工艺严谨。三维有限元分析结果表明，张拉时锚具槽附近将出现明显的应力集中，为此，采取了分步张拉，加箍筋等措施，达到了对预应力的控制，也避免了产生贯穿性裂缝。     

U形渡槽造槽机预压试验

宝鸡峡灌区漆水河渡槽工程新建U形预应力钢筋混凝土梁式渡槽,施工采用DZ30-320U形渡槽造槽机原位现浇方案。为保证施工安全、消除非弹性变形并确定槽机预留拱度,对造槽机进行预压试验。通过试验观测和数据分析,造槽机主梁刚度满足设计要求,基本消除了造槽机的非弹性变形,造槽机的强度安全可靠,为造槽机系统预留拱度设置提供参考依据。     

特征线理论在南水北调西线消能研究中的应用

采用考虑底坡、摩阻及曲率效应的水舌厚度平均流运动特征方程组,有效地预测了柱面底扩散陡槽急流状态,较准确地反映了急流扰动特征,对南水北调西线一期工程扎洛引水隧洞洞内消能方案的改进进行了数值预测,后经模型试验验证,计算得到的急流流速及能量分布与试验结果一致,为隧洞消能方案的改进提供了依据。     

吉林中部供水工程关键技术问题综述

吉林中部供水工程输水干线线路全长263.45 km,其中隧洞长133.98 km,管线PCCP(钢管、现浇涵)长129.47 km。针对该工程中的关键技术问题:分水枢纽类型、超长有压隧洞技术、TBM选型、隧洞穿越灰岩地区技术、水下岩塞爆破技术、隧洞预应力衬砌技术、直径5.1 m预应力涵技术等,结合中部供水工程的实际情况,从工程实例、技术可行性等方面进行了阐述。分水枢纽选择了调压井类型;总干线有压隧洞长为97.62 km;现浇预应力涵长为2.26 km;采用直线穿灰岩线路隧洞;选择开敞式TBM施工;根据隧洞覆盖层的特点,对15段衬砌应按抗裂设计考虑,采用预应力衬砌,衬砌段总长为14.756 km。工程规模巨大,特别是总干线超长有压隧洞为国内首例,又穿越灰岩地区,这在东北地区尚无先例,其勘察、试验、科学研究和专题研究还有待深入开展,为工程的决策提供重要技术支撑。