环形预应力锚索失效对高内压隧洞内衬应力的影响

受施工质量不良、防腐措施不规范、锚索张拉控制应力过高等因素的综合影响,环形预应力锚索存在失效的可能与现实。为揭示高内压隧洞内衬中环形预应力锚索破坏失效后对隧洞内衬应力的影响,以南水北调中线穿黄隧洞工程为例,采用三维有限元方法对隧洞内衬结构的应力分布进行模拟计算,假设标准段衬砌中不同部位、不同根数锚索的预应力完全失效,分析其对隧洞内衬应力的影响。研究结果表明,锚索失效后失效锚索附近局部区域预压应力减小,运行中的环向应力分布均匀性变差并出现了拉应力区;衬砌段中部锚索失效对内衬应力的影响区域较大但对应力值的影响较小,端部锚索失效对内衬应力的影响区域较小,但对应力值的影响较大;端部锚索失效和中部相邻两根锚索同时失效时的运行工况最大拉应力值超过混凝土设计抗拉强度,将引起混凝土的局部开裂,可能导致结构破坏。     

输水隧洞预应力衬砌环锚锚索二次张拉施工技术

锚索二次张拉可有效降低环锚锚索一次张拉锚固过程中产生的锚固回缩量,减小锚索在一次张拉施工过程中由锚具夹片回缩产生的锚固预应力损失,从而可有效减少输水隧洞预应力衬砌结构施工过程中的锚下应力损失,增强锚固效果,充分发挥预应力作用。基于某输水隧洞工程预应力衬砌环锚锚索二次张拉施工实践,从二次张拉施工设备的选择、二次张拉施工技术流程、二次张拉施工技术要点等方面,介绍了输水隧洞预应力衬砌环锚锚索的二次张拉预应力施工技术,研究成果可为相关工程环形预应力锚索张拉施工提供参考。     

温度变化对小浪底水库排沙洞无粘结预应力衬砌结构应力状态的影响

小浪底排沙洞是我国第一个采用无粘结预应力混凝土衬砌结构的高压水工隧洞,结合工程运行过程中的观测数据,对温度作用下混凝土应变计的应变变化规律和基于应变监测数据的温度应力计算方法进行了探讨,分析了温度变化对预应力衬砌结构应力状态的影响。结果表明,温度变化对衬砌结构的应力状态会产生比较大的影响,当温度升高时,衬砌中的温度压应力也随之增大;且温度相同时衬砌内侧受到的影响更大。     

某引水隧洞工程衬砌结构分析

某引水隧洞为大型供水工程中的重要工程,全面系统地验证其衬砌结构的安全稳定性对工程意义重大。首先采用荷载-结构法对典型断面衬砌结构的配筋情况进行复核,其次采用地层-结构法,借助三维数值软件FLAC~(3D)对典型断面衬砌结构进行仿真模拟分析,并评估衬砌结构的混凝土强度是否满足要求。结果表明,引水隧洞衬砌结构应力满足混凝土强度要求,承载能力满足安全要求,为引水隧洞加固设计提供了参考。     

碗米坡预应力闸墩三维有限元分析

应用三维有限元数值分析方法对坝基、坝体、闸墩、混凝土锚块及预应力锚索在内的整体模型进行应力和变形计算。研究结果表明，预应力闸墩具有整体稳定性，在各种荷载的组合效应下整个墩体的变形和应力分布满足设计要求。     

TBM引水隧洞衬砌管片形式研究

管片衬砌是TBM引水隧洞的主要装配构件,其管片形式是决定衬砌结构安全与TBM隧洞推进速度的关键因素。结合某TBM压力引水隧洞,采用不同的管片形式,建立三维数值计算模型,针对常用的矩形管片衬砌与新型平行四边形管片衬砌,对比分析了典型工况（运行期、检修期）下管片衬砌的应力、管片接缝状态与连接螺杆应力等。结果表明,矩形管片衬砌的环向应力沿水流向的分布更均匀且峰值较小;运行期,平行四边形管片衬砌在接缝处的张开位移和螺杆应力分布更均匀且峰值较小;检修期,平行四边形管片间的接触压力与螺杆应力均较大。由于管片接缝位置的张开位移值安全裕度较大,可优先选取整体结构稳定性较高的矩形管片,在满足衬砌应力不超过混凝土设计强度允许值时,可选择施工进度更快的平行四边形管片。研究结果为TBM隧洞衬砌施工提供了指导。     

大断面隧洞上穿既有隧洞结构安全分析

为分析丽水机场沙溪排水隧洞上穿既有玉溪引水隧洞工程可能造成的影响,采用有限元模拟法,综合考虑了大断面隧洞开挖引起的围岩应力重分布和爆破振动影响,研究了新建大断面隧洞自身的围岩受力和变形特征,及新建隧洞开挖、爆破施工引起的既有隧洞衬砌受力变形及动力响应。结果表明,在完成开挖后,新建排水隧洞的最大位移发生在拱顶处,围岩及衬砌结构受力变形满足设计要求;既有隧洞沿竖向发生隆起变形,最大隆起量为6.3mm,横向拱腰处发生向内的水平位移,最大水平位移为0.76mm,最大值均发生在隧洞交叉点处;既有隧洞衬砌结构最大压应力为30MPa,无拉应力,满足衬砌结构抗压和抗拉强度要求;新建隧洞爆破施工导致既有隧洞的最大质点振动速度满足爆破安全规程规定,说明新建大断面隧洞采用分层分块小断面控制爆破施工技术可有效控制爆破施工对临近结构的影响。     

溪洛渡水电站导流洞衬砌混凝土夏季分期浇筑温控效果分析

针对大断面水工隧洞衬砌混凝土夏季施工很容易出现温度裂缝的问题,以溪洛渡水电站导流洞工程为例,采用ANSYS有限元软件模拟分析了不同温控工况下不同浇筑方式对衬砌混凝土的温控效果,并给出合理的温控方案。结果表明,采用一次浇筑难以满足温控防裂要求,而采用分期浇筑衬砌混凝土体的温度没有明显变化,但可有效降低各代表点最大拉应力,尤其是衬砌混凝土中间点的第一主应力,使衬砌混凝土满足抗裂安全要求。推荐温控方案可满足衬砌混凝土温控防裂要求,且安全富裕不是很大,相对来说也较经济。     

U形薄壁渡槽环向预应力钢绞束布置优化研究

环向预应力钢绞束为大跨度U形薄壁渡槽抵抗水荷载和温度等荷载的关键构件,但目前针对环向钢绞束布置优化的研究较少。结合实际工程,采用三维有限元分析其沿壁厚方向的布置及沿纵向的间距对槽身应力的影响。结果表明,环向预应力钢绞束沿壁厚布置在中间时,内壁应力沿环向整体呈受压状态、对防裂有利,同时内外壁环向应力差较小且分布均匀,因此将环向预应力钢绞束布置在横截面中间是合理的,施工组织也较为简单;纵向间距对槽身环向应力影响较小,不是控制渡槽环向应力的重要因素,从方便施工的角度可采用较大的间距,但间距加大后钢绞束锚固端混凝土压应力随之提高,若纵向间距扩大1、2倍,锚固端混凝土最大压应力分别提高约0.68、1.36倍,会增加钢绞束锚固端的处理难度,因此环向钢绞束的纵向间距主要由锚固要求控制。     

中墩主锚索布置及锚固洞体型优化研究

预应力闸墩在运行过程中,锚固洞、锚块下游面、闸墩颈部等关键部位会产生较大的拉应力。当拉应力过大时,会影响预应力闸墩的安全运行。为改善预应力闸墩的受力状态,采用三维有限元法,从主锚索根数、锚索吨位和锚固洞体型三方面进行优化研究。结果表明,主锚索根数的合理选取,在保证安全运行的前提下能减少投资。在最不利工况下,拉锚系数增大能有效降低闸墩颈部拉应力,但锚固洞、锚块下游面最大主拉应力会有所增加。采用流线型锚固洞体型闸墩能有效降低锚固洞拉应力。为增加闸墩的预应力效果,综合考虑,推荐流线型锚固洞体型,主锚索12根布置,拉锚系数1.96,可为实际工程提供参考。     

欠挖条件下导流隧洞衬砌结构应力应变分析

针对功果桥水电站导流隧洞欠挖情况,根据进口段欠挖典型断面建立了数值仿真分析模型,比较了不同欠挖程度下衬砌结构的受力特征,分析了衬砌和围岩间粘结强度对衬砌结构的影响,并采用内力法对衬砌内的配筋进行了复核。结果表明,随欠挖程度的增加,衬砌实际厚度减小;在外水压力作用下,衬砌变形逐渐增大,应力也随之增加,衬砌安全度逐渐减小;在衬砌与围岩间粘结强度为0.4MPa,且欠挖深度在衬砌厚度的40%(欠挖92cm)及其以上时,衬砌结构的安全将得不到保证;同时衬砌与围岩间粘结强度对边墙和底板的变形和应力影响较大,而对顶拱位置影响较小。     

基于ANSYS的水工压力隧洞配筋计算研究

利用有限元法模拟江坪河水电站引水隧洞钢筋混凝土衬砌结构的应力分布,通过ANSYS面操作技术运用高斯积分原理求得衬砌结构内力分布,从而计算衬砌结构配筋量.计算结果与传统的结构力学配筋法计算结果基本吻合,可为同类工程提供参考.     

透水理论在新疆某高压隧洞混凝土衬砌结构设计中的应用

鉴于在高水头作用下,采用面力理论设计高压混凝土衬砌结构时存在衬砌厚度过大、含筋率超标严重的问题,以体积力的形式将内水压力施加于混凝土衬砌和围岩,通过建立透水衬砌理论数值计算模型,分析混凝土衬砌的应力应变关系,并按照规范进行限裂配筋。将该方法应用于新疆某水电站发电洞衬砌设计中,并与面力理论的计算结果进行对比,发现采用透水衬砌理论设计高压隧洞的混凝土的配筋量明显减小,降低了工程投入成本。     

水电工程预应力闸墩平行与扇形锚索布置型式对比研究

为对比分析扇形和平行两种锚索布置型式的力学特点,依托简单锚块式预应力闸墩,采用三维有限元方法,通过多方案对比进行分析.结果表明,在同等锚索作用下,平行锚索布置型式的闸墩颈部预压应力较大,效果更好,便于降低预应力主锚索设计吨位;在同等弧门推力作用下,扇形锚索布置型式的闸墩颈部拉应力水平较低,平衡颈部拉应力所需的预应力水平...