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。     

灌浆式预应力混凝土衬砌隧洞

结合白山水电站灌浆式预应力混凝土衬砌引水隧洞工程实例，介绍了灌浆式预应力混凝土衬砌的工作机理、结构特点，并就其设计中主要技术问题，如灌浆孔的布置、灌浆压力、灌浆工艺、浆液配比、预应力保持和预应力效果等进行了论述．最后认为，灌浆式预应力衬砌由于厚度小，不需配筋，采用群孔灌浆工艺，因此可减少开挖与混凝土方量，节省材料，施工速度快，同时可改善衬砌的工作状态和提高围岩及衬砌的抗渗性．     

输水隧洞衬砌受力有限元分析

采用三维非线性有限元法对输水隧洞的开挖进行数值模拟,并对多个工况下衬砌受力情况进行分析。验证了设计方案的可行性,为施工提供了可靠依据,为保证隧洞衬砌结构施工和运行期的稳定性提供了有效方法。     

半预应力灌浆在输水隧洞中的应用

本文通过对半预应力灌浆设计理论的研究,以及对工程实例计算结果的详尽分析,论证半预应力灌浆衬砌结构的实用性和经济合理性,建议在输水隧洞设计中广泛推广应用。     

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。     

盾构输水隧洞双层复合衬砌的联合受力分析

针对城市修建的地下盾构双层衬砌输水隧洞,由于隧洞围岩承载能力低、管片与二衬混凝土间可能存在初始间隙,在高内水压力作用下衬砌混凝土承受的应力过大,导致衬砌易出现拉裂和渗漏。本文通过有限元方法,对盾构双层衬砌输水隧洞进行模拟计算分析。结果表明:若管片、二衬之间不存在间隙,则大大降低二衬混凝土的拉应力及管片的压应力,使两者的受力趋于均匀,确保了管片和二衬混凝土组成的双层衬砌结构的联合受力作用。结果可为双层复合衬砌结构进一步优化提供依据。     

有压隧洞考虑灌浆预应力的衬砌设计方法

以往我国水工隧洞的衬砌设计，皆采用弹性抗力系数法，而弹性抗力系数理论的假定与实际很难符合，且岩体抗力系数ｋ主要依靠经验来决定，因此往往给出较为保守的结果，即使普通的有压水工隧洞，也需要采用双层钢筋衬砌。国外有一种限制裂缝开展宽度和考虑部分有效灌浆预应力的衬砌法，其原理是主要依靠围岩承担内水压力，且仅需要布置单层钢筋，不仅节省工程投资，而且可大大加快施工进度，方便施工。     

输水隧洞复合衬砌结构数值模拟分析研究

以北京市南水北调东干渠输水隧洞为研究对象,采用有限元数值模拟方法,对复合衬砌结构的受力情况、安全性及极限状态进行了计算与分析.首先,采用荷载结构法,建立复合双框架结构受力模型,并将结构模型与实际地质条件相结合;其次,拟定了包括内外水压力、温度、地面荷载、地面不均匀沉降及空洞等不同荷载组合的多种计算工况,得到了不同工况下结构的应力分布规律;最后,建立了小尺度精细模型,计算外部管片连接螺栓的受力情况,并以螺栓最大拉力为判断标准,模拟了地面堆载作用下结构的极限破坏情况.通过数值模拟分析,得出不同工况下结构应力分布和螺栓最大拉力等计算结果,为输水隧洞复合衬砌结构的各种参数计算与分析模拟提供了参考.     

输水隧洞衬砌结构数值分析

衬砌设计作为隧洞设计中的重要环节,对保护隧洞长期稳定有重要作用,在初步拟定衬砌尺寸的基础上,通过理正软件对Ⅲ类、Ⅳ类和Ⅴ类围岩洞段典型断面的衬砌进行受力特性和配筋面积计算,并与Phase2的计算结果进行对比,理正计算得到的截面内侧和外侧所需配筋面积均比Phase2计算得到的截面所需总配筋面积小。     

盾构式输水隧洞的计算模型及其工程应用

本文基于不连续介质变形体的界面应力元理论和方法，建立了盾构式输水隧洞的计算模型．该模型放松了离散单元交界面上的位移连续条件，可以较好地模拟盾构隧洞外衬管片之间螺栓的连接作用和各种缝面的不连续变形特征．理论分析和工程算例表明，本文提出的分析模型仿真性强、计算效率高     

内水渗漏软化基底对盾构隧洞衬砌管片受力性能的影响分析

水工盾构隧洞在运行过程中存在内水渗漏导致基底软化的风险,基底软化将对隧洞管片受力变形产生影响。依托实际水工盾构隧洞工程,构建了由管片、灌浆体和围岩组成的三维有限元数值模型,针对Ⅴ类围岩条件下因渗漏导致基底均匀和不均匀软化的状况,研究了管片的受力性能变化规律。结果表明：在内外荷载作用下,管片的环向应力、竖向位移和定位销应力均随基底软化深度的增加而增大,均匀软化条件下仰拱管片出现峰值为1.88 MPa的拉应力,存在管片开裂风险;基底软化导致定位销应力增大,而管片竖向位移的变化幅度较小。研究成果可为水工盾构隧洞的安全运行监测提供科学依据。     

盾构输水隧洞预应力钢筋混凝土衬砌 结构设计研究

随着埋深不断增加,输水隧洞由埋深产生的内水压力相应增大,普通钢筋混凝土衬砌结构已不能满足承载要求。为此,对北京市南水北调中线配套工程东干渠工程的隧洞预应力衬砌结构设计进行了探讨研究。结果表明,利用现有成熟技术采用压浆式预应力复合衬砌可以满足该结构的适用性和耐久性要求。     

新型预应力混凝土衬砌压力隧洞技术及其有限元分析

本文提出了一新型预应力混凝土衬砌压力隧洞技术,即:在厚壁圆筒承受内外水压力时,利用围岩的抗力作用,采用外加预应力法,在围岩和衬砌混凝土之间安装一种圆环形扁千斤顶设备——用薄钢板制成的中空圆环形压力囊,并根据需要利用水或水泥浆通过有限的径向位移对隧洞衬砌混凝土层外部人为地施加某一数值与分布的均布压应力,用以部分或全部抵消内水压力所产生的拉应力。其优点是不仅省去了预应力钢筋,而且施工简便、经济合理。还利用三维有限元法,分析了在隧洞衬砌混凝土外层间隔施加预应力时衬砌混凝土中应力的变化。计算结果表明,该技术是可行的,效果十分明显,可应用于实际工程。     

超声回弹综合法在隧道二次衬砌混凝土强度检测中的应用

文章按照<超声回弹综合法检测混凝土强度技术规程>(CECS02:2005)要求,采用超声回弹综合法对大伙房水库输水工程隧道二次衬砌混凝土抗压强度进行检测,同时在相同测区采用钻芯取样法进行对应比较.通过工程实际应用,表明超声回弹综合法在隧道二次衬砌混凝土强度检测中具有较好的保证率,能够满足检测要求.同时本文分析了该方法在...     

带有竖井的输水隧道地震响应分析

由于受应力集中及外形发生变化的影响,对于带有竖井的输水隧道,其在地震荷载作用下的应力、变形特性与一般输水隧道存在明显不同。采用基于势的流-固耦合运动方程建立了带有竖井的输水隧道有限元模型,考察其对于地震输入的响应。计算结果表明,由于应力集中,在竖井与隧道接头段,主应力最大;对于隧道段与竖井段,其主应力基本相同,但比不带竖井的隧道主应力要大;地震激励方向的位移最大值发生在隧道段。     

有限元法在浅埋暗挖输水隧洞衬砌受力研究中的应用

以南水北调中线北京段浅埋暗挖输水隧洞施工为研究实例,使用三维有限元程序ADINA对隧洞衬砌在施工期及运行期不同工况下的受力状态进行了分析计算,得到了工程设计中比较关心的弯矩和轴力等内力计算结果,为工程设计提供参考.     

云南麻栗坝水库输水隧洞坍塌处理

麻栗坝水库输水隧洞是在高含水量低胶结度的砂砾石为主的土体中开挖的大断面水工隧洞,施工存在极大的风险性。在成洞坍塌处理中采用内外结合、先回填后固结的处理措施,有效地解决了坍塌问题,使该隧洞的掘进能够顺利进行,建成运行表明所采用的方法是适宜的。     

围岩温度对输水洞衬砌混凝土温度与温度应力的影响研究

为了研究围岩温度对隧洞衬砌混凝土温度应力的影响规律,确保长距离输水隧洞的安全运行,以某水电站无压输水洞为研究对象,采用三维有限元温度场与徐变应力场仿真计算平台,对20、40、60、80℃围岩温度情况下的输水洞施工期及运行期进行仿真模拟.分析围岩温度对输水洞衬砌混凝土温度场和徐变应力场的影响,并研究了浇筑温度对高围岩温度...     

考虑接头影响的盾构法隧道衬砌管环力学模型

回顾并总结了国内外学者对侧向地层抗力分布的研究.考虑接头和侧向地层抗力分布变化对盾构隧道衬砌内力和位移的影响,建立了改进的弹性铰管环结构力学模型,同时应用结构力学力法原理,推导出土压力、静水压力、竖向地基抗力、侧向地层抗力变化分布、管环自重5种荷载共同作用下管环内力的解析解.通过工程实例分析表明,采用推导的计算模型得到的计算结果与惯用法和数值方法计算的结果吻合较好,改进的力学模型是合理的.