预应力混凝土衬砌在引水隧洞工程中的应用

吉林省某引水隧洞工程局部较差围岩段采用钻爆法开挖,钻爆段衬砌混凝土采用无粘结预应力混凝土衬砌。文中主要介绍了隧洞无粘结预应力混凝土施工程序,钢筋、钢铰线、锚具槽模板的制作与安装,穿行式钢模台车安拆,混凝土施工及钢绞线张拉等。     

无粘结环锚预应力衬砌锚具槽布置方式对比研究

无粘结环锚预应力衬砌锚具槽是整个预应力衬砌受力的关键部位,其位置的选择对于整个预应力衬砌受力和安全而言至关重要。结合引松供水工程有压输水隧洞无粘结预应力衬砌结构,采用等效荷载法和实体建模相结合的方法进行Flac3D三维建模,对锚具槽单排和双排布置时的衬砌关键部位受力情况进行了分析。计算结果表明:(1)无粘结环锚预应力衬砌的下半环因锚具槽的影响,会存在局部预应力缺失和分布不均,而单排锚具槽布置能减小衬砌预应力的不均匀性。(2)锚具槽及附近区域是预应力衬砌的薄弱区,衬砌拉应力区主要分布在锚具槽环向的临空面附近,衬砌受压最大区域分布在相邻锚具槽之间。(3)双排锚具槽布置型式抗超载能力优于单排锚具槽布置型式。     

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     

竖缝对风力发电机组装配式混凝土塔筒结构特性的影响分析

预制装配式混凝土风机塔筒是将塔筒沿高度分成若干环段,每环段等分成若干片运输便利的预制混凝土构件,再由环片拼装形成整体,并通过预应力锚固体系和环向连接件保证整体性能的新型塔筒方案。该方案具有预制构件尺寸可控、施工便利、现场安装简易等优势。文章采用ANSYS有限元软件,研究竖缝对预制装配式混凝土塔筒结构特性的影响,结果表明:预制装配式混凝土塔筒竖缝对风机塔架整体结构的固有频率影响较小,但可导致结构受力不均匀而引起局部环向拉应力偏大;合理的纵向预应力体系有利于装配式塔筒的竖向和环向受力;竖缝缝面通过环向连接件可以实现环向结构的整体性。     

无黏结环锚预应力混凝土衬砌结构优化

针对水工高压隧洞环锚无黏结预应力混凝土衬砌的结构特性和已建工程在施工及运行过程中暴露出来的问题,提出了将锚索钢绞线由衬砌内部移至外侧表面、锚具槽由衬砌下部的双排布置改为衬砌底部的单排布置、减小衬砌厚度和锚索钢绞线根数的结构优化方案,并对结构优化依据、可行性和结构优化前后衬砌混凝土中预应力分布状态进行了分析论证。结果表明,本文提出的结构优化方案可显著减小隧洞岩石开挖量、衬砌混凝土浇筑量和锚索无黏结钢绞线用量;在保持衬砌预压应力水平不变的基础上,环向预压应力分布更为均匀,低应力区范围显著减小;结构优化后锚具槽混凝土易于回填密实,增强了锚具保护可靠性。     

免拆模板在双江口水电站工程中混凝土薄弱部位的应用

免拆模板在水利水电工程中可用于一期门槽施工,亦可用于同时入仓的两种不同级配或不同强度等级的混凝土施工.免拆模板比混凝土传统模板减少了浇筑后拆模与人工凿毛工序,加快了混凝土施工进度.大中型水利水电工程大体积混凝土浇筑过程中,一般闸门槽的设计尺寸较大,高度较高,闸门槽一期模板拆除施工时安全风险突出,故应用免拆模板大大降低了事故发生的风险.在混凝土薄弱部位采用免拆模板代替木模板和普通钢模板,施工安全性较高,可加快施工进度.     

隧洞环锚无粘结预应力混凝土衬砌优化研究

分析了小浪底排沙洞无粘结环向锚索式预应力混凝土衬砌双排锚具槽布置形式存在的问题,提出将锚具槽双排布置改为单排布置在衬砌底部的优化衬砌形式,并利用ANSYS对其进行三维有限元计算分析,结果表明,优化衬砌形式在施工、造价、应力分布和结构安全方面都比原衬砌形式好.     

无粘结环锚预应力混凝土衬砌应力状态分析

无粘结环锚预应力混凝土衬砌是有压水工隧洞采用的一种新型衬砌型式,由于衬砌结构组成体系复杂,导致其内部应力状态分布极为复杂,且在不同工况下受力会发生显著变化。为了解该结构在施工期和运行期的受力状态,并及时掌握衬砌安全状况,对小浪底排沙洞环锚预应力衬砌张拉期和运行期的应力状态进行了研究。采用等效荷载法和实体建模法相结合的方法建立数值模型,通过对应力状态计算和应力状态现场实测值进行对比,明确了不同工况下预应力衬砌受力状态。研究结果表明,小浪底排沙洞环锚衬砌在张拉期和运行期预应力状态都处于安全范围。研究结果对无粘结环锚预应力混凝土衬砌的设计、施工具有重要参考意义。     

隧洞预应力混凝土锚具槽防腐方案研究

大伙房水库输水工程隧洞,采用双圈环绕无粘结预应力衬砌,是目前国内采用无粘结预应力衬砌技术最长的隧洞。锚具是环形无粘结预应力混凝土体系的关键所在,因此锚具及锚固区的防腐处理是保证该体系完整性和耐久性的关键工序。通过试验研究比较,锚具槽防腐工艺采用独创的SLF双组分涂料、带密封卡环的无氯塑料保护套管、高压无气设备灌注,使张拉时剥离的裸钢绞线和夹片全部密封,达到防腐目的,取得了较好的效果。     

装配式框架预应力锚索支护结构及其承载特性

目前边坡支护工程多采用现浇框架预应力锚索支护结构,但是该结构面对快速应急的滑坡加固和边坡支护工程项目时仍存在工期长、机械施工不便等不足。对此,提出了一种新型等截面装配式框架预应力锚索支护结构,通过数值模拟、现场监测试验、理论研究等手段,深入研究了该结构的承载特性、关键施工技术。结果表明:新型装配式框架结构主要由等截面的预制梁和钢节点组成,该结构具有承载能力好、变形小、耐久性好等优点,对于边（滑）坡具有显著加固作用;虽然装配式框架结构与现浇框架结构都是主要是竖向受力,但是其相比于现浇结构,在面对快速应急的滑坡加固和边坡支护工程具有施工便利、工期短等优势;十字型和 Ｔ型预制钢节点主要由竖向的锚索位置和连接点受力,预制梁也是竖向受力,同时装配式框架连接处变形较大、较薄弱;给出装配式框架结构的施工流程和施工关键技术,该结构施工方便、工期短。以上研究为装配式框架预应力锚索支护结构应用施工提供科学依据。     

隧洞无粘结预应力混凝土衬砌若干关键技术问题

水工隧洞无粘结预应力混凝土衬砌在我国已应用和正在施工中的工程仅有2例，本文基于实践对施工中一些关键的技术问题进行了论述，具体为：（１）预应力钢筋与锚具的选择；（２）无粘结筋外包PE套管的质量；（３）锚具槽位置的确定；（４）预应力筋与锚具槽的定位，等等。     

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。     

隧洞预应力混凝土衬砌锚具防腐蚀研究

锚具是环形无粘结预应力混凝土体系的关键所在,一旦失效,预应力钢筋将丧失全部预应力,造成灾难性的后果。因此锚具及锚固区的防腐处理是保证该体系完整性和耐久性的关键工序,文中以大伙房水库输水(二期)工程隧洞预应力混凝土衬砌为例,介绍锚具及锚固区的防腐处理工艺。     

宝珠寺水电站厂房主安装间屋顶钢绞线预应力梁的施工

宝珠寺水电站厂房主安装间屋顶为承重结构，设计采用了预制预应力梁与现浇混凝土相结合的组合整体式屋顶．预应力梁用后张法施工，其预应力的施加采用了锚具尺寸小、吨位大、便于施工的钢绞线预应力体系．由于预制预应力梁具有梁体断面小、体形长、配筋密集、预应力孔洞多等特点，因此它的预制是施工中一大难点．文中结合实际施工过程，对采取的技术措施作了较详细地叙述，其结果可供有关方面参考。     

小浪底工程排沙洞环形预应力混凝土施工

小浪底水利枢纽工程的３条排沙洞，洞身７０％以上采用后张法无粘结预应力混凝土衬砌。其张拉系统的施工主要包括钢绞线的就位，固定，锚具槽，锚具及张拉设备的安装，张拉等步骤，施工工艺严谨。三维有限元分析结果表明，张拉时锚具槽附近将出现明显的应力集中，为此，采取了分步张拉，加箍筋等措施，达到了对预应力的控制，也避免了产生贯穿性裂缝。     

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。     

排沙洞后张法预应力衬砌结构设计

排沙洞是小浪底水利枢纽泄洪洞群的重要组成部分，在其防渗帷幕至出口闸室中间采用后张法预应力混凝土衬砌。通过结构应力分析，选定排沙洞洞径６．５ｍ，衬砌厚度０．６５ｍ，每米洞长布置４束锚索，６个锚具槽迭加。同时还确定了波纹管、锚具和张拉设备。波纹管由薄钢板卷成。对断层破碎带部位的洞体，先在预应力混凝土衬砌的外侧做普通钢筋混凝土环以承受环外断层破碎带产生的山岩压力。     

无黏结环锚预应力混凝土衬砌张拉工艺研究

依托吉林省中部城市引松供水工程无黏结环锚预应力混凝土衬砌现场原位试验,对预应力衬砌张拉工艺进行了优化研究,提出了以单个衬砌浇筑块中部锚具槽为起点,两排锚具槽同时向两端进行张拉的张拉顺序,并根据张拉试验总结了4个张拉质量控制指标。现场张拉试验表明:优化后的张拉工艺与小浪底排沙洞工程相比,张拉效率得到了大幅提高,具有较大的经济效益。4个张拉质量控制指标不仅可以保证张拉质量,而且指标均可量化,实际操作简便易行,可为引松供水工程环锚衬砌后续施工及今后类似工程提供重要参考。     

无黏结曲线锚索式预应力衬砌结构数值建模方法研究

无黏结曲线锚索式预应力衬砌结构是有压水工隧洞采用的一种新型衬砌型式,因结构体系受力机理较复杂,造成结构设计存在困难。为此,本文首先根据无黏结曲线锚索式预应力衬砌结构受力特征分析其数值建模的关键点;然后,提出相应的建模方法：通过设置接触关系实现模拟围岩对衬砌不同的约束作用,利用等效荷载和实体模型相叠加的方法模拟锚索变化的预应力状态,采用梯度荷载分段施加方式模拟预应力损失的非线性分布;最后,基于有限差分软件FLAC3D,以小浪底有压排沙洞为工程案例建模分析,选取衬砌变形、衬砌局部和整体预应力效果、受力最不利位置和衬砌薄弱环节潜在破坏特征等最能反映预应力衬砌结构力学特性的四个方面,将数值计算结果与监测数据对比分析,验证了本文建模方法的正确性。研究表明,本文提出的建模方法原理明确、建模快捷、结果可靠,对工程设计具有指导意义。     

盾构输水隧洞灌浆式预应力衬砌结构有限元分析

北京市南水北调配套工程东干渠工程输水隧洞施工工法为盾构法,为了提高其抗渗和抗裂特性,并优化内外衬的协同变形,衬砌结构采用了灌浆式混凝土预应力衬砌。研究了隧洞衬砌结构设计参数及工作机理,采用二维有限元计算方法,分析了预应力注浆压力和连接螺栓型号的影响。结果表明:内外衬之间的预应力式注浆可以提高二衬混凝土承受内水压力的能力,预应力注浆压力不宜大于0.3 MPa,否则将影响管片的结构和防水安全;连接螺栓刚度变化对管片和二衬混凝土环向应力的影响很小,结合管片张开对防水、防渗的影响,连接螺栓型号采用M20以上型号均可;随着预应力注浆压力的增加,二衬混凝土受力状态得到明显改善,由全断面受拉构件变成受弯构件,拉应力区明显减小,内外衬协同受力状态得到优化。