考虑主筋约束作用的高压水工隧洞衬砌裂缝开度研究

针对高压水工隧洞衬砌裂缝开度的研究,基于钢筋混凝土有限差分方法,引入Cable结构单元,对衬砌开裂后混凝土—钢筋的联合承载特性进行分析,结果显示,裂缝开裂位置与衬砌力学状态有关。通过探讨运行期高内水压力工况下主筋对衬砌裂缝的约束效果,分析了环向配筋率、钢筋位置、隧洞半径和围岩类别对衬砌裂缝开度的影响,并通过逐步回归分析提出高压水工隧洞衬砌的限裂设计优化方法。结果表明:衬砌最大裂缝开度与环向配筋率、围岩变形模量呈反比,选择适中的钢筋位置可以实现对衬砌的最佳约束;在衬砌限裂的优化设计过程中,建议优先采取固结灌浆等工程措施,改善围岩力学性能,其次提高衬砌环向配筋率以减小最大裂缝开度,将调整钢筋位置和隧洞半径作为衬砌限裂的辅助方法。本文研究成果为高压水工隧洞衬砌限裂设计配筋计算和裂缝预测提供重要参考。     

断裂力学在水工高压隧洞限裂设计中的应用探讨

采用弹性理论多层厚壁圆和接触问题模型，建立了水工高压隧洞衬砌开裂模型的应力计算方法，给出了相应的应力精确解计算公式，并应用断裂力学分析钢筋的限裂机理，提出了根据裂缝允许延伸和深度进行配筋的计算方法。     

尼泊尔TNH水电站引水隧洞衬砌结构计算

通过有限元计算获得隧洞衬砌结构的应力是目前水工隧洞配筋的有效方法,采用Rocscience.Phase2软件进行数值计算,模拟了隧洞在施工完建、正常运行及检修工况的应力及变形,选取控制工况分析衬砌结构的应力分布,并进行衬砌结构配筋及裂缝验算,在满足钢筋应力及混凝土裂缝控制的要求下得出合适的配筋方案。     

水工隧洞衬砌混凝土温控防裂技术研究

水工隧洞衬砌混凝土受到压力和裂缝间距的不确定因素影响,导致裂纹的可控性不好,因此构建一种基于裂缝形成、分布、裂缝宽度和间距联合估计的水工隧洞衬砌混凝土温控防裂技术。基于水工隧洞衬砌混凝土裂缝的开裂位置以及开裂宽度估计,采用预应力检测方法,建立水工隧洞衬砌混凝土温控裂纹估计模型,通过变形、扭转进行形状分析,考虑配筋量、衬砌曲率、内水压力的影响,根据施工进度、温度应力、地质条件、混凝土性能多维参数分析,实现水工隧洞衬砌混凝土的裂缝宽度和间距联合估计,实现混凝土温控防裂。实验结果表明,该方法应用在水工隧洞衬砌混凝土温控防裂中,能准确确定初裂间距,水工隧洞衬砌裂缝宽度计算结果准确,计算负载较低。     

透水理论在阿尔塔什水电站发电洞混凝土衬砌设计中的应用

通过建立透水衬砌理论数值计算模型,以体积力的形式将内水压力施加于整个模型,分析混凝土衬砌和围岩的变形情况,根据衬砌应力按照规范进行限裂配筋。利用这种方法可以较好地反映内水外渗后衬砌和围岩的实际受力应力应变情况。将这种计算方法应用于阿尔塔什水电站发电洞混凝土衬砌设计中,结果表明:发电洞混凝土衬砌配筋量要远小于面力配筋量,并从而得出了一些有意义的结论,可为这类隧洞设计提供借鉴思路。     

Y岔圆形调压井结构限裂配筋设计

采用三维非线性有限元和平面钢筋混凝土非线性有限元相结合的方法,对Y岔圆形调压井结构进行限裂配筋设计,利用三维非线性有限元计算衬砌内力,按承载能力极限状态进行配筋。在平面钢筋混凝土非线性有限元进行裂缝宽度计算时,采用应力等效的方法计入三维效应,考虑钢筋或钢板与混凝土之间的粘结滑移。为同类工程限裂配筋设计提供一套合理的计算方法。     

不同外水压力下输水隧洞结构及配筋计算要点分析

针对输水隧洞在衬砌结构、配筋计算中不同外水压力对结构内力值及配筋结果的影响,根据《水工隧洞设计规范》(SL 279-2016)推荐的作用在钢筋砼衬砌结构上的外水压力计算方法及外水压力折减系数方法对外水压力进行折减,并采用水工隧洞钢筋混凝土衬砌计算机辅助设计软件SDCAD对隧洞衬砌结构在不同外水压力作用下的内力及配筋进行计算。计算结果表明:①无压输水隧洞内力及配筋结果由外水压力控制,外水压力越大,结构所受内力越大,对隧洞的选配钢筋要求也越大;②在外水压力作用下隧洞底板与边墙交接位置出现了应力集中,拉应力大于砼抗拉强度,在设计中应采取一定的措施进行补救,防止结构产生拉裂破坏。     

高压水工隧洞钢筋混凝土衬砌裂缝开度计算方法评析

针对在复杂工作条件下的高压水工隧洞衬砌裂缝宽度的计算问题,基于国内外现有主要裂缝计算方法理论基础,通过研究内水压力、隧洞半径、衬砌厚度、保护层厚度、围岩抗力、混凝土抗拉强度以及衬砌配筋率等参数对衬砌裂缝开裂特性和扩展规律的影响,结合某抽水蓄能电站高压水工隧洞工程案例,开展各裂缝计算方法的综合评析。结果表明:(1)对高压水工隧洞衬砌而言,衬砌裂缝宽度主要受内水压力、围岩抗力和钢筋应力参数的影响,其中内水压力的影响最为显著;(2)由于裂缝开展规律不同,基于一般混凝土构件建立的裂缝计算方法不适用于高压水工隧洞,并且计算结果明显与实际情况差别较大;(3)弹性地基梁方法对高压水工隧洞衬砌裂缝宽度计算较为合适。     

大石峡水电站压力隧洞钢筋混凝土衬砌限裂分析

大石峡引水压力隧洞上平段为钢筋混凝土衬砌,内水压力标准值为0.99 MPa,需要设置一定数量钢筋控制衬砌裂缝分布及其宽度。通过采用基于修正摩尔-库伦准则的弹塑性损伤混凝土有限元法和预设裂缝法,建立非线性数值模拟模型,其中用植入式杆单元模拟钢筋力学效应,用具有抗拉和滑移力学特性的节理单元来模拟衬砌上的预设裂缝。结果表明：仅衬砌内层和内外层均布置钢筋对混凝土衬砌塑性损伤区即开裂出现时机和位置基本没有影响,只对塑性区分布的范围稍有影响;布置钢筋方式对钢筋应力影响较小,钢筋混凝土塑性模型计算的两种情况的钢筋应力相差1.6%,预设裂缝模型计算的相差22.1%。两种数值模型计算出的钢筋混凝土衬砌裂缝宽度均小于规范允许值,满足结构限裂要求。     

水工隧洞衬砌结构设计的一些基本原则

1衬砌型式的选择1．1衬砌的基本类型水工隧洞衬砌按永久承载结构型式常分为不衬砌、喷锚衬砌、混凝土衬砌（包括钢筋混凝土衬砌）、钢板衬砌等几种基本类型．在混凝土衬砌中按施工方法不同又分为装配式和现浇筑衬砌两种；按应力特点可分为普通混凝土衬砌和预应力混凝土衬砌；按衬砌设计原则的不同又分为抗裂衬砌与开裂衬砌；在开裂衬砌中按是否限制裂缝宽度分为限裂衬砌与非限裂衬砌．1．Zffi岩承担内水压力的能力在有压隧洞衬砌型式选择中，围岩有无承担内水压力的能力是一个要考虑的重要因素．围岩承担内水压力的能力是指在此压力作用下…     

水工压力隧洞结构设计若干关键问题刍析

据水工压力隧洞结构与荷载特点,讨论了水工压力隧洞最小覆盖厚度、主应力大小顺序、外水荷载、钢筋混凝土衬砌轴向裂缝与限裂设计、衬砌伸缩缝间距设计与环向裂缝开展等涉及水工压力隧洞结构设计诸多复杂问题,探讨了解决上述疑难问题的计算模型与计算方法,强调为保证水工压力隧洞衬砌与围岩联合承载,应重视水工隧洞回填灌浆与高压隧洞固结灌浆.     

水工隧洞混凝土衬砌裂缝主要原因及预防措施

混凝土衬砌裂缝是水工隧洞常见的缺陷，本文结合国内工程实践，对水工隧洞混凝土衬砌裂缝进行分类，结合典型水工隧洞混凝土衬砌有限元温度徐变应力仿真计算，分析了裂缝主要原因及预防措施。     

水工隧洞衬砌结构非线性地震响应分析

为了合理描述水工隧洞衬砌混凝土的非线性力学特性,采用塑性损伤模型模拟了混凝土材料在地震荷载作用下的本构关系。在此基础上,通过将混凝土刚度与钢筋材料刚度叠加来考虑衬砌中钢筋结构对衬砌刚度的强化作用,并基于此建立了衬砌结构非线性有限元分析模型。结合动力时程法模拟衬砌结构地震响应全过程,建立了完整的衬砌结构地震响应分析模型。通过将该模型应用于某水工隧洞地震响应数值计算中,分析了衬砌结构非线性地震响应特征。结果显示:地震过程中衬砌结构腰部的位移响应较大,衬砌结构整体产生了较为明显的结构变形,导致衬砌腰部最大拉应力达到了1.3MPa左右并超过了混凝土抗拉强度;震后衬砌结构内侧受到附加动水压力的影响,导致其损伤程度较大,损伤最为严重的区域主要分布在衬砌腰部,最大损伤系数达到了0.7左右。     

均匀内水压力作用下圆形混凝土衬砌隧洞配筋设计探讨

基于对规范隧洞衬砌结构设计方法的分析探讨,考虑实际隧洞衬砌配筋应力状况,提出便于设计者进行均匀内水压力下圆形混凝土衬砌隧洞结构计算分析方法。按照此方法进行隧洞衬砌设计,计算过程简单清晰,设计分析结论明确,可以满足工程设计要求。     

抽水蓄能电站钢筋混凝土管道衬砌配筋计算研究

结合某抽水蓄能电站的工程实例,根据传统解析法和弹性有限元方法计算引水隧洞衬砌配筋情况,并在此基础上考虑混凝土开裂特征,进行衬砌混凝土非线性有限元计算,并以最大裂缝宽度为控制标准优化了衬砌配筋率。计算结果表明:结合混凝土开裂特征的非线性有限元计算,可以充分考虑衬砌与围岩间的联合承载能力,能够较为真实地模拟混凝土开裂后传递径向压力的能力,计算结果更符合工程实际;引水隧洞结构安全的关键在围岩,提高围岩变形模量将有效降低衬砌钢筋应力与混凝土裂缝宽度,而提高衬砌结构配筋率的效果不明显。     

圆形有压隧洞双层钢筋混凝土衬砌配筋计算方法探讨

通常在圆形有压隧洞衬砌设计时，首先要对衬砌结构进行强度计算，再做限裂验算。本文通过对现有的圆形有压隧洞钢筋混凝土衬砌出现裂缝情况下的配筋计算分析探讨。就《规范》中提供的计算公式在隧洞衬砌不同工况，不同围岩及不同的结构尺寸条件下，做了大量计算，并进行了归纳分析。提出了自己的看法，即在成洞条件下修建圆形压力隧洞，其双层钢筋混凝土衬砌在设计时是限裂验算控制的。因此，可不进行强度计算，而直接做限裂计算。     

圆形有压引水隧洞预应力钢筋混凝土衬砌设计计算

对国内有压引水隧洞预应力钢筋混凝土衬砌的设计理论和设计计算方法进行了系统总结,着重介绍了对水工隧洞衬砌应力计算的有限单元方法.并以张掖黑河小孤山高压水道为例,对预应力混凝土衬砌进行了结构应力计算.     

隧洞衬砌计算通用程序

本程序是为水电部《水工隧洞设计规范》(SDl34-84)编制的用于隧洞衬砌内力分析及配筋计算的通用程序。它采用一种新的计算方法一衬砌边值问题的数值解法，解算隧洞在复杂外力作用下的衬砌内力，进而求得断面配筋。既适用于大型水电站水工隧洞的设计计算，又能满足灌溉引水隧洞及道路隧洞的计算要求。     

高压透水衬砌隧洞的边界元有限元分析

按照我国目前的“水工隧洞设计规范”，内水压力均作用混凝土衬体内侧的面力处理。本文根据广州抽水蓄能电站一期工程压力隧洞的监测成果，采用边界元法与有圾元法这两种的不同的数值分析方法分析三维非均质各向异性的岩体渗流场，计算出渗透体积力。然后再分别用边界元及有限元法进行固体力学分析，计算出钢筋应力，从而推求出混凝土裂缝开展的宽度，以便进行限裂计算，此方法已应用于广州抽水蓄能电站二期工程的高压隧洞设计，取得     

引滦输水隧洞衬砌混凝土质量检测方法及评价

引滦入津输水隧洞工程已安全运行33 a,随着工程的运行隧洞衬砌混凝土出现许多病害。为了全面掌握隧洞衬砌混凝土质量状况,从隧洞衬砌混凝土质量、碳化深度、钢筋保护层厚度、钢筋锈蚀状态等方面介绍检测方法,并在检测分析的基础上,依据有关规范、标准对衬砌混凝土质量进行评价分析,为类似水利工程安全评价和水工隧洞衬砌混凝土病害治理提供技术依据。