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。     

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。     

后张预应力张拉阶段纵向应力与张拉方案研究

为了解决在隧洞后张预应力衬砌施工中因张拉锚索挤压衬砌环,衬砌在形成环向预压应力的同时,会产生纵向拉应力,致使衬砌有可能发生环向裂缝的问题。以南水北调中线穿黄隧洞工程为例,对穿黄隧洞预应力衬砌张拉阶段的纵向应力与张拉方案进行了研究,提供了关于张拉阶段纵向应力与张拉方案的研究方法。结果表明：后张预应力衬砌施工时出现的环向裂缝问题,可以通过选择合理的张拉方法予以解决。可供具有圆筒形轮廓的预应力工程研究张拉方案时参考。     

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     

长距离深埋输水隧洞预应力锚索张拉施工技术研究

水工隧洞预应力内衬预埋件多,内衬锚索张拉预留槽结构复杂,为保证锚索张拉的结构强度,对混凝土施工工艺需进行深入技术研究。文章通过对某长距离输水隧洞预应力锚索张拉关键技术的研究总结,系统分析预应力锚索张拉施工工艺和关键技术,成果既可为预应力衬砌快速施工提供支持,同时为类似工程施工提供一定的指导价值。     

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。     

后张预应力锚索孔道摩阻系数测试方法

在曲线型预应力钢筋混凝土结构中,预应力筋与孔道的摩擦系数和锚索安装的局部偏差影响系数是预应力结构设计中的重要参数,其测试结果的准确性直接影响工程结构的安全.结合曲线锚索预应力计算方法,提出局部偏差影响系数、摩阻系数的测试方法.该测试方法已应用于东深供水改造工程渡槽预应力结构试验和南水北调中线穿黄隧洞1∶1仿真试验,可供工程参考应用.     

预应力衬砌锚具槽模型试验研究

在预应力混凝土衬砌中,锚具槽作为锚固端以及锚头最后的保护层,对隧洞的安全运行起着至关重要的作用。本试验是根据某浅埋有压隧洞工程在原位试验之前建立模型试验(比例1:1,为原位试验大小的一部分),对锚具槽的施工工艺、钢绞线摩阻系数、千斤顶及偏转器预应力损失、锚具槽微膨胀砼土回填进行了一系列的试验研究,得到一些研究成果,通过模型试验为原位试验提供借鉴,为今后类似工程的施工提供一定的宝贵经验。     

穿黄隧洞衬砌无垫层段1∶1仿真模型试验及分析

南水北调中线穿黄隧洞衬砌为双层预应力结构,为了揭示其工作性态、应力变形规律,开展了穿黄隧洞衬砌1〖DK（〗∶〖DK）〗1仿真试验。为了验证试验成果,同步对其中无垫层试验段联合承载结构进行有限元计算分析。计算采用考虑接触的非线性有限元方法,模拟试验中管片拼装、分层填土、内衬预应力张拉以及内水压力施加的实际过程,对内外衬之间以及管片之间的接触与传力特性进行计算分析。通过与试验对比显示,无论是结构变形、应力,还是缝隙开度,两者规律一致,数值接近,验证了联合承载结构的受力特性及传力机理,其研究成果可供类似工程结构参考应用。     

黄登水电站尾水出口边坡锚索孔道灌浆质量控制

以黄登水电站尾水岀口边坡锚索加固工程为例,较全面阐述了全长粘结型锚索孔道灌浆的质量控制过程,分析了影响锚索孔道灌浆质量的主要因素,确定了现场质量控制点,如对锚索施工前准备工作各个环节的检查,灌浆时遇到问题采取的处理措施,灌浆时段的控制等。经工程参建各方共同努力,锚索孔道灌浆工序合格率达到了100%,优良率达到了82%,在锚索张拉锁定后,平均应力损失为4%。锚索灌浆质量全部满足合同技术条款和设计技术要求。     

中墩锚块底部接触方式和锚索优化研究

为了改善预应力闸墩受力状态,同时在节约成本的基础上,保证其结构的安全运行,从锚块与闸墩接触方式、锚索吨位和次锚索位置三个方面进行优化研究,对预应力闸墩进行优化分析,进而改善闸墩颈部、锚块和锚固洞的应力状态。结果表明:锚块底部与闸墩采用分离式接触方式,可以大大降低锚块下游面与闸墩交界处的拉应力。预应力锚索的拉锚系数的增大有利于减小闸墩颈部的拉应力,但同时锚块和锚固洞周围的拉应力会有所增大。次锚索靠近锚块下游面,可以更好地抵消主锚索对锚块产生的局部拉应力,但对闸墩颈部和锚固洞的影响很小。此算例推荐锚块底部与闸墩采用分离式接触方式;拉锚系数采用1.95,即主锚索永存吨位为3 200 k N,次锚索永存吨位为1 900 k N;水平次锚索尽量靠近锚块下游面布置。     

基于心形线特性的锚固洞体型优化研究

针对预留锚固洞对拉锚索的锚固方式,传统梯形锚固洞周围拉应力过大的问题,以某工程预应力闸墩中墩为研究对象,建立三维有限元模型,根据心形曲线的几何特性,提出了心形锚固洞体型,在不同的荷载组合下,对梯形和心形锚固洞进行了对比分析,并对其设计参数做了深入研究。结果表明:心形锚固洞与传统梯形锚固洞相比,周围拉应力明显降低,受力情况更好;将心形锚固洞上游曲面改为铅直面,能有效控制锚固洞体积,且在满足施工情况下,可尽量靠近下游面中心;心形锚固洞顶面与下游面交线到顶层锚索中心距离取1. 5～2. 0m,底面与下游面交线到底层锚索中心距离取1. 2～1. 5m,较为合理。     

水电工程预应力闸墩新型扁孔式锚块结构设计技术探讨

中国水电工程预应力闸墩结构设计中,为降低拉锚系数,出现了多种锚块形式及锚索布置形式。文章从便于施工、易于保证混凝土施工质量等因素出发,提出了颈部预留扁孔式锚块结构,在锚索布置方面认为主锚索在立面及平面上均采用平行布置形式,既方便施工又可满足结构安全要求,并初步形成了一套包含预应力锚索吨位设计的预应力闸墩研究方法。     

高陡边坡卸荷岩体群锚效应试验研究

锦屏一级水电站左岸高陡边坡卸荷岩体采用压力分散型无黏结预应力锚索作为主要支护方式,由于锚索吨位大、间距小,卸荷岩体在锚固力作用下出现较大压缩变形,相邻锚索相互影响导致锚固预应力损失,群锚效应显著。为研究卸荷岩体中的群锚效应,根据相似理论制作了卸荷岩体相似材料模型,进行了群锚加固物理模型试验,结合试验数据和Mindlin解分析了岩体的位移、变形、锚固力叠加效应及锚索预应力损失。研究结果表明卸荷岩体中的群锚效应主要包括:①锚索引起的应力叠加对卸荷岩体具有显著的压缩效应;②锚索张拉造成邻近锚索的预应力损失。最后通过试验分析和理论推导得出了群锚作用下岩体的位移及锚索预应力损失率的计算方法。研究认为,合理设置锚索间距和适当增加锚索长度能有效地减小群锚效应造成的锚索预应力损失,并在实际工程中得到了验证。     

压力分散型锚索整体张拉分析与计算

通过压力分散型锚索整体张拉与单根张拉的区别，重点介绍整体张拉的理论计算方法及分析，在大岗山水电站引水发电系统共计锚索1270束，采用整体张拉法施工，大大提高了工作效率。已于2011年6月施工结束，检测结果，100％合格。     

耦合效应下压力型锚索锚固机理的近似理论分析

为了更加精确地研究压力型锚索的锚固机理,基于锚索预应力与岩土体蠕变的耦合效应推导了锚索预应力方程。在此基础上根据Mindlin问题解,推导了耦合效应作用下锚索砂浆体的压应力和剪应力近似解,并考虑锚索预应力与岩土体蠕变之间的耦合效应进行了案例分析。研究结果表明:锚索预应力和砂浆体受到的应力峰值均按反幂函数随时间逐渐衰减并稳定;承压板的长宽比与压应力峰值之间存在正相关关系,与剪应力峰值之间存在负相关关系;岩土体的泊松比与应力峰值之间存在正相关关系。该成果丰富了压力型锚索锚固机理的理论研究,可为边坡锚固设计提供一定的理论依据。     

预应力锚索摩阻力试验研究及危害性探讨

预应力锚索是目前高边坡工程和洞室围岩支护的重要手段,由于锚索摩阻力的存在,导致锚固力不能有效传递,在岩体发生变形时,极易在张拉端形成应力集中从而导致锚索破坏。提出一种新型的让压锚索,通过现场试验,对摩阻力进行测试并对其形成机理和存在的危害进行了探讨。分析认为,目前锚索居中和绑扎方式是影响摩阻力的重要因素,摩阻力的存在是削弱锚索变形能力和产生预应力损失的重要原因。     

U形锚索在预应力闸墩上锚固效果的影响因素研究

基于有限元分析Ansys软件,采用非线性接触单元模拟锚索与钢套管两者之间的接触传力。分析在U形预应力锚索锚固方式下,锚索半径、锚索中心角对预应力闸墩应力分布的影响规律,为闸墩的结构设计和锚索布置提供依据。     

100 t级上仰预应力锚索在积石峡水电站隧洞工程中的应用

上仰预应力锚索较下倾锚索在施工中存在内锚固段灌浆、锚墩头制安等突出问题和困难,在积石峡水电站导流洞与中孔泄洪洞交叉段100 t级上仰预应力锚索施工中,采用高强度低松弛钢绞线自由式预应力锚索、三管两次灌浆、钢结构墩头等工艺和结构,成功解决了上仰预应力锚索施工中存在的问题,取得了良好的效果,可供其他类似工程借鉴使用。