高压钢筋混凝土隧洞透水衬砌设计理论的进一步研究

在高压钢筋混凝土隧洞透水衬砌设计理论在广蓄成功应用实践的基础上,结合近年来水电工程数值计算的成果,提出了一套较完整的透水衬砌设计理论的数值计算方法。根据钢筋混凝土衬砌的开裂渗透特性建立了钢筋混凝土衬砌的应变~裂缝宽度~渗透系数的关系方程,将内水压力以体力的形式作用于隧洞衬砌和围岩,并结合结构三维弹塑性损伤有限元分析,建立了高压隧洞内水外渗渗流场与应力场的耦合数值分析的计算模型,用于模拟高压钢筋混凝土隧洞透水衬砌的运行机理,进行透水衬砌理论设计。     

引水隧洞永久衬砌计算研究

引水隧洞的永久衬砌设计对引水隧洞安全、工程经济影响较大。目前引水隧洞衬砌计算多采用ANSYS平面有限元法,但存在一定弊端,不便模拟外水压力工况,而且计算得到的结果不能直接用于配筋设计。以厄瓜多尔德尔西水电站引水隧洞为例,系统介绍美国规范中的引水隧洞永久衬砌的设计计算方法,此方法能够简便的模拟引水隧洞衬砌各种受力工况,并且得到的内力值可直接用于配筋计算,计算结果准确可靠,便于设计人员应用计算。可为国外需要依据美国规范进行设计的工程提供参考借鉴。     

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.     

涔天河水库扩建工程2~#泄洪洞衬砌结构设计简介

涔天河水库扩建工程2#泄洪洞洞身尺寸12m×12.5m,施工期根据该隧洞地质条件、变形观测成果,确定隧洞临时支护设计参数。混凝土衬砌结构设计时根据隧洞地质条件及排水措施,对围岩压力、外水压力等荷载合理取值进行分析,采用传统结构力学方法对混凝土的衬砌厚度及配筋进行计算分析,进行不同衬砌厚度及配筋组合计算,选取较为经济合理的衬砌厚度和配筋组合。     

和平水电站引水隧洞衬砌裂缝原因分析及修复设计

根据和平水电站引水隧洞衬砌开裂破坏的情况 ,从地质条件、设计情况、材料强度和施工情况分析该隧洞钢筋砼衬砌裂缝宽度严重超标的原因 ,拟定相应的加固处理措施 ;介绍隧洞衬砌按限裂设计和钢管砼组合衬砌钢管厚度的计算方法     

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。     

清远抽水蓄能电站尾水隧洞素混凝土衬砌方案研究

本文对国内外水工隧洞设计理念的发展情况进行简要回顾,在此基础上提出素混凝土衬砌的设计理念。为验证上述理念,应用透水衬砌隧洞结构计算原理及其有限元法,针对清远抽水蓄能电站工程尾水隧洞进行了数值模拟分析,研究清远抽水蓄能电站工程尾水隧洞采用素混凝土衬砌的可行性及合理性。     

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。     

温度应力及内水压力耦合作用对隧洞衬砌伸缩缝间距及裂缝宽度的影响

分析了隧洞的温度分布,建立了温度应力和内水压力耦合作用下隧洞衬砌伸缩缝的间距及裂缝宽度的计算公式,并将其计算方法运用于新疆玛纳斯河老虎嘴水电站隧洞,使隧洞衬砌伸缩缝设计更加合理、经济。     

岩温对输水隧洞衬砌混凝土应力场影响分析

文中以辽宁省观音阁水库输水工程的输水隧洞衬砌施工为例,利用ANSYS大型通用有限元软件,对输水隧洞衬砌混凝土施工和运行期间的温度应力变化进行了重点分析。通过对设计的四种岩温计算方案下的衬砌混凝土的应力值进行对比分析,阐述了岩温变化对输水隧洞衬砌混凝土结构温度应力场的影响。     

基于均匀设计-响应面-有限元法的软岩隧洞围岩与衬砌结构协同承载可靠性分析

软岩隧洞围岩力学特性和衬砌结构受力皆具有显著的随机性、未确知性等不确定性,基于确定性分析的结构安全设计方法往往难以全面合理地反映软岩隧洞工程的复杂性;传统的可靠度计算理论则对于由围岩和支护系统构成的地下结构真实的功能函数无法从理论上给出显式表达,从而制约了可靠度计算理论在隧洞工程中的应用.在以数理统计方法为核心的可靠度...     

引汉济渭工程黄三段输水隧洞围岩变形与压力分析

以分析深埋长隧洞围岩应力和应变为目标,考虑隧洞施工方式,围岩支护形式等因素,通过数值计算,动态模拟隧洞施工过程,获取了黄三段输水隧洞初期支护后的围岩变形情况以及围岩与衬砌相互作用关系。计算结果显示:采用设计的初期支护形式,可有效控制不良洞段的围岩变形,Ⅳ、Ⅴ类围岩最大收敛变形满足规范设计要求。Ⅳ、Ⅴ类围岩与衬砌间的相互作用力随衬砌浇筑时距掌子面距离的增加而降低,但在距掌子面约4倍洞径后降幅微小。通过对比分析经验方法与数值方法所确定围岩压力成果,确定了衬砌结构设计所需的围岩压力指标,为黄三段输水隧洞设计提供了依据,分析方法可为相似工程提供参考。     

输水隧洞灌浆式预应力衬砌结构承载机理研究

输水隧洞双层混凝土衬砌之间采用预应力灌浆可以提高结构的承载能力,但此类灌浆式预应力衬砌结构的承载机理尚未得到系统阐释。基于弹性理论,采用荷载结构法,建立了考虑变形协调关系的灌浆式预应力衬砌力学分析模型。通过对衬砌结构的受力分析,揭示了预应力灌浆提高衬砌结构承载力的机理,推演了衬砌结构环向拉应力判定式,以及环向抗拉强度与灌浆预应力的关系式。利用有限元数值模拟验证了理论方法的合理性,针对工程案例分析了灌浆预应力对衬砌结构的定量影响规律。结果表明：结构能承担的最大内水压力与灌浆预应力及外部水土压力,均近似呈线性正相关,内衬结构的径向变形和环向应力随灌浆预应力的增大而减小,外衬结构的径向变形和环向应力随灌浆预应力增大而显著增大。这种考虑临界情况的分析和计算方法,揭示了灌浆式预应力衬砌结构的承载机理,可为该类型输水隧洞的力学分析和结构设计提供理论依据。     

围岩类型及衬砌厚度对水工隧洞地震动力响应的影响分析

以分析水工隧洞在地震激励作用下的变形破坏机制为目标,针对不同围岩类型和衬砌厚度条件下水工隧洞位移变化,根据地下结构抗震计算理论,选取合理的材料参数和模型边界条件,使用ANSYS建立了某水工隧洞的三维有限元模型,对其施加水平和竖向地震激励,应用瞬态分析法计算了隧洞结构模型在不同围岩类型和衬砌厚度下的水工隧洞动力响应。结果表明,在相同衬砌厚度下,随着隧洞围岩强度的降低,水平位移和竖向位移受影响的程度有明显的区别,即水平位移越来越大,竖直位移无明显规律可循;在相同的围岩强度下,水工隧洞并不会随着衬砌厚度的增加而趋于稳定,在Ⅲ类围岩的情况下,水工隧洞的位移随着衬砌厚度的增加而越来越大,Ⅴ类围岩下改变衬砌厚度对水工隧洞的位移几乎没有影响。因此,合理的设计围岩类型和衬砌厚度,可以既满足水工隧洞抗震性能要求,又能够降低工程造价。研究结果对合理设计隧洞衬砌厚度、增强抗震性能具有参考价值。     

九甸峡水利枢纽工程引水发电洞结构分析方法初探

目前国内对于压力隧洞的计算方法主要采用结构力学法和有限单元法，两种方法计算结果相差较大。针对九甸峡水利枢纽工程引水发电洞设计，根据不同的情况采用不同的结构分析方法，按照一次支护和二次支护步骤、计算确定喷锚支护参数、衬砌结构以及隧洞渗漏量等，取得了较好的结果。     

考虑初期支护作用的引水隧洞衬砌结构配筋计算

我国水工高压隧洞设计规范中并未考虑围岩和初期支护的承载作用,往往使得最终的配筋量偏大,造成了不必要的浪费,并增加了施工难度.为此,结合某水电站引水隧洞,利用数值分析方法,模拟了隧洞施工全过程和初期支护的作用效果,分析了施加初期支护和不施加初期支护情况下的围岩稳定性,根据数值计算成果进行了衬砌结构配筋,并开展了裂缝开展宽...     

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。     

阿海水电站大型导流洞衬砌结构设计

以阿海水电站导流洞为实例,介绍了大型导流洞设计中常用的工程类比法、结构力学法及有限元法。采用传统的工程类比法及结构力学法可快速完成导流洞衬砌初步设计及计算,再用该初步成果进行有限元分析复核,较为合理的完成阿海大型导流洞衬砌结构设计及计算。导流洞于2007年4月开工,2009年1月过流,2011年12月下闸蓄水,安全运行近3年。导流洞下闸后进洞检查未见明显损坏,从一个侧面验证了该衬砌设计方法的正确性。     

白山嘴隧洞顶拱衬砌厚度不足对结构性态影响研究

在水工隧洞建设中,混凝土衬砌顶拱厚度不足是经常发生的工程质量问题。具有这种质量缺陷的衬砌在各种工况下其结构性态如何,能否满足设计要求,是广大技术人员十分关心的问题。本文在对白山嘴隧洞实际衬砌结构缺陷进行现场检测的基础上,分析了缺陷模式和尺寸,提炼出缺陷特征,并采用FLAC程序进行了计算分析。计算结果表明,该缺陷对衬砌的安全稳定性有明显影响,但在较好地进行回填灌浆以后,混凝土衬砌的性能将能够满足设计要求。     

灌浆预应力高压引水隧洞衬砌结构设计计算研究

到目前为止,水电站高压引水隧洞灌浆预应力抗裂设计还没有详细的计算方法。为此,结合某水电站引水隧洞设计,采用有限元法,比较了非正常工况下不同衬砌厚度时衬砌的变形和应力状态,得出衬砌厚度为40~50 cm时较为合理。