衬砌混凝土等级对输水隧洞地震响应的影响研究

我国属于多地震国家,开展输水隧洞等水利工程设施的抗震性能研究具有重要意义。文章以辽宁省柴河供水工程输水隧洞为工程背景,通过ANSYS有限元分析的方法,对衬砌混凝土等级对输水隧洞地震响应的影响进行数值模拟研究,结论显示提高输水隧洞混凝土衬砌的等级,会使地震应力作用下的输水隧洞应力增大,不利于隧洞本身抗震性能的改善。因此,建议采用C25混凝土进行输水隧洞衬砌施工,同时结合外部抗震带等其他工程措施,改善输水隧洞的抗震性能。     

衬砌混凝土等级对输水隧洞地震响应的影响研究

中国属于多地震国家,开展输水隧洞等水利工程设施的抗震性能研究具有重要意义。文章以辽宁省柴河供水工程输水隧洞为工程背景,通过ANSYS有限元分析的方法,对衬砌混凝土等级对输水隧洞地震响应的影响进行数值模拟研究,结论显示提高输水隧洞混凝土衬砌的等级,会使地震应力作用下的输水隧洞应力增大,不利于隧洞本身抗震性能的改善。因此,建议采用C25混凝土进行输水隧洞衬砌施工,同时结合外部抗震带等其他工程措施,改善输水隧洞的抗震性能。     

基于衬砌混凝土等级对输水隧洞地震响应影响数值模拟

文章以柴河水库为例,采用ANSYS有限元分析法数值模拟了供水工程输水隧洞地震响应受衬砌混凝土等级的影响规律。结果表明：提高输水隧洞衬砌混凝土等级可能会增大其地震应力,对抗震稳定性有不利影响,其最优等级为C25,具有适度的强度和韧性,能够提供良好的抗震稳定性;通过外部抗震带等措施有利于提升输水隧洞整体抗震性能,减少地震作用下的应力集中问题。     

库尉输水隧洞减震层设计方案数值模拟研究

对于高地震烈度区的输水隧洞建设而言,采取有效的减震工程措施是极为必要的。文章以新疆库尉地区输水工程输水隧洞为例,利用有限元数值模拟方法对减震层的材料和厚度进行优化研究,结果表明库尉输水隧洞施工建设中应采用厚度为40cm的注浆减震层,获得最佳减震效果。     

水工隧洞设置减震层作用机理与效果分析

基于水工隧洞围岩、减震层和衬砌的横向作用机制和振动理论,将水工隧洞围岩、减震层和衬砌简化为三自由度振动体系,并推导其运动方程,求解变形传递系数,探讨减震层与围岩刚度比、地震波荷载与结构自振频率比对水工隧洞抗减震特性的影响。在此基础上,分析了不同减震材料参数、不同减震层厚度对水工隧洞地震响应的影响。计算表明:在低频条件下,减小刚度比能够有效降低结构地震响应,在高频条件下,减震效果不明显;设置减震层能够有效缓解衬砌结构受力变形状态,且减震层弹性模量与围岩相差越大时,减震效果越明显;增大减震层厚度能有效减小衬砌结构应力和变形,但减震层厚度超过0.2 m,衬砌受力变化逐渐减缓。     

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。     

水深及衬砌弹性模量对水工隧洞动位移的影响

考虑水工隧洞在不同的输水深度和衬砌弹性模量条件下的地震动力响应变化规律,对研究水工隧洞在地震激励作用下的变形破坏机制非常重要。根据黏弹性人工边界和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,应用ANSYS建立了某水工隧洞的三维有限元模型,对其施加拟合后的人工地震波,并采用瞬态分析法计算了隧洞结构模型在不同输水深度和衬砌弹模下的动位移变化规律。结果表明:输水深度在一定程度上可以改变水工隧洞抗震性能,水工隧洞随着输水深度的增加,水平位移和竖向位移受影响的程度有明显的区别,水平位移先增加后减少,竖直位移无明显规律;衬砌弹性模量能够在很大程度上影响水工隧洞的抗震性能,各参考点的水平位移随着衬砌弹性模量的增加呈现出先减小后增加,大部分参考点的竖直位移都在增加;水工隧洞在地震发生后其拱顶及拱肩受影响程度比较大,在水工隧洞设计中应特别关注。     

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。     

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。     

输水隧洞二次衬砌混凝土裂缝产生原因和控制措施

阐述了输水隧洞二次衬砌混凝土产生裂缝原因、危害并且从施工材料和施工过程控制上对输水隧洞二次衬砌混凝土裂缝的预防提出了控制措施     

输水隧洞粘钢加固效果影响因素的有限元分析

输水隧洞衬砌结构病害严重威胁隧洞的长期安全稳定运行。粘钢加固法凭借其工艺简便、经济合理、工期较短等特点而常被运用于隧洞衬砌结构加固补强工程中。合理选择粘钢加固技术参数是确保加固效果的关键,依据某输水隧洞设计了6种粘钢加固方案,利用有限元计算对比分析了钢板厚度、钢板材料强度、胶层厚度三个因素对加固效果的影响。经分析,建议在胶层粘结能力较强,锚固措施较好的条件下适当增大钢板厚度,减小胶层厚度,选用"轻质高强"的钢板材料,以保证加固效果。     

附着式振捣器在输水隧洞混凝土衬砌钢模台车上的应用

输水隧洞衬砌过程中常见的混凝土质量缺陷有蜂窝、气泡、麻面和孔洞等。质量缺陷出现的原因有很多,其中与混凝土的振捣工艺选择和工艺控制有密切关系。本文通过对输水隧洞混凝土衬砌钢模台车附着式振捣器的布置试验研究,有效地解决了输水隧洞混凝土衬砌质量缺陷的发生。工程实施取得的成功经验,对类似工程有重要的参考价值和借鉴意义。     

盾构高压输水隧洞新型半埋式钢管复合衬砌结构研究

目前高内水压力的输水盾构隧洞基本是采用分离式双层衬砌结构,是当前最安全的结构模式,但不一定是最合理的。该文提出了一套盾构输水隧洞新型半埋式钢管复合衬砌结构,该种衬砌结构为:盾构管片外衬、钢管内衬、内外衬间不全部填充自密实混凝土及软垫层设置于内衬钢管外表面。基于新型半埋式钢管复合衬砌结构,利用ABAQUS有限元分析软件,分析了不同自密实混凝土填充程度,不同软垫位置等条件下,钢管内衬应力,填充自密实混凝土应力及外衬盾构管片的变形。根据计算结果,新型半埋式钢管复合衬砌结构,可以有效控制盾构外衬的变形及自密实混凝土的应力。同时,半埋式钢管复合衬砌受力明确,且有利于隧洞排水,可为高压输水隧洞结构设计提供参考。     

同步注浆层刚度对盾构输水隧洞抗震性能的影响

在输水隧洞盾构施工过程中,将同步注浆层作为减震层可以加快施工进度,减少工程投入,具有重要的经济意义和技术价值。此次研究以具体工程为背景,利用数值模拟方式,探讨盾构施工输水隧洞同步注浆层刚度对隧洞抗震性的影响。结果显示,在盾构工程设计施工过程中,减小同步注浆减震层刚度可以有效提升输水隧洞抗震性。     

水工输水隧洞衬砌结构裂缝成因及预防

文章以研究水工输水隧洞衬砌结构的裂缝形成机理及温度裂缝灵敏性为主线,选取沈阳水工输水隧洞衬砌工程为研究载体。依次分析隧洞衬砌的裂缝形式及推断形成机理、分析温度裂缝与通过有限元分析建立模型并长期追踪温度、温度应力变化及对应关系来探讨混凝土温度裂缝的灵敏性,验证了水工输水隧洞衬砌裂缝形成原因的推断正确性。为了防止裂缝的形成,具体温控防裂措施总结如下3点:①在水工输水隧洞衬砌施工期间,分缝分块必须合理,选取低水化热水泥类型来降低温度应力,预防早期裂缝的形成;②在水工输水隧洞衬砌投入使用期间,上述分析温度应力变化受水温影响较大,所以取水时应采取相应措施降低水温周期内变化值,温度维持相对恒定后方可流入输水隧洞中;③对于投入使用的输水隧洞应定期停水检查混凝土衬砌是否有裂缝,对于有裂缝的情况应立即采取合理的措施进行修补,避免带裂缝运行,造成安全隐患。     

全圆隧洞针梁模板台车混凝土衬砌分区施工技术

输水隧洞衬砌施工是工程建设中的重要内容,施工过程中存在作业面狭窄、工期紧张、质量标准要求高等问题。输水隧洞衬砌采用全圆针梁模板衬砌台车能够加快施工进度,保证浇筑体一次成型的精度和外观质量,但影响全圆针梁模板台车衬砌混凝土质量最大的因素是混凝土浇筑分区。为更好解决问题,文中对分区设置、技术措施、施工经验进行了阐述,为今后大型输水隧洞衬砌施工提供了有益参考。     

地震波入射角对输水隧洞地震响应的影响

在均质围岩条件下,结合大伙房输水隧洞二期工程,对输水隧洞混凝土衬砌层进行了地震响应分析。结果表明:随着地震波入射角的增大,衬砌层的径向应力先增大后减小,当地震波入射角为45°时,径向应力最大;环向应力逐渐减小,当入射角为90°时,环向应力趋向于0;纵向应力逐渐增大,当入射角超过75°时,衬砌层的纵向应力超过环向应力。当地震波入射角为45°左右时,衬砌层径向、环向和纵向的动应力均较大,衬砌层的地震响应最不利。     

输水隧洞粘贴碳纤维布加固效用的有限元分析

因碳纤维布具有抗拉强度高和耐久性能强等特点,粘贴碳纤维布进行输水隧洞的补强加固是一种逐步推广应用的有效方法,具有高强高效、施工便捷、运输方便、耐腐蚀、自重轻等优势。以深圳市东江水源工程沙湾隧洞为例,以三维有限元作为计算分析工具,论证碳纤维布在输水隧洞加固中的应用成效。计算分析表明:碳纤维布加固能够改善衬砌混凝土的应力状态,对隧洞衬砌结构的稳定起到了一定的作用;碳纤维布参与承担运行期后续增大的外水压力等荷载后,能够明显的改善衬砌混凝土的受力状态,并能抑制衬砌混凝土进一步开裂。     

苗坑水库工程引水隧洞稳定性及应力分析

输水隧洞经常发生的病害主要为衬砌裂缝,因此对隧洞裂缝进行分析对维护衬砌结构的稳定性至关重要。以苗坑水库输水工程为例,结合断裂力学理论以及混凝土断裂准则,建立输水隧洞衬砌结构稳定性的安全评价方法。依据计算模型,分析裂缝位置及角度对衬砌结构安全性以及稳定性的影响,最终确定引水隧洞的稳定性和应力条件,以此为隧洞支护提供建议。     

混凝土衬砌土质隧洞抗震稳定性分析

目前混凝土衬砌隧洞抗震设计主要采用拟静力法,存在无法考虑地震动作用对衬砌隧洞的影响。为了分析混凝土衬砌后的土质隧洞动力响应,采用有限元强度折减法对某土质深埋衬砌隧洞进行了动力计算。结果表明:①在地震作用下,抗震性差的衬砌隧洞周围土体单元塑性区向45°发展,在隧洞破坏时塑性区范围不断增大,而抗震性能较好的衬砌隧洞周围土体塑性区在地震时程中变化不大。②在地震作用下,衬砌及周围土体出现应力集中现象,且随着地震时程的延长,应力集中范围逐渐增大。隧洞位移最大点出现在底拱和两拱脚位置。衬砌应力集中现象出现在顶拱和两侧拱脚处,周围土体应力集中主要分布在顶拱及底拱处。