压力隧洞透水衬砌裂缝宽度计算方法探讨

在衬砌独立工作的前提下,提出一种透水衬砌裂缝宽度计算的简单方法。实例计算表明:若允许衬砌裂穿,裂缝在稳定渗流状态下的长期稳定开度较小,按透水衬砌限裂设计,可大量节省钢材,方便施工。     

考虑隧洞充水过程的衬砌裂缝宽度计算

分析压力隧洞实际充水过程中的衬砌工作性态,给出稳定渗流状态下的裂缝宽度方程以及考虑充水过程的衬砌裂缝宽度计算方法,以此大体反映钢筋应力(sσ)和裂缝宽度(2a)的发展史,认为其最大值与充水过程有关,其长期稳定值与过程无关。实例计算表明:稳定渗流、衬砌、围岩分开工作状态下的最大钢筋应力σs′及2a值与不透水衬砌常用公式的计算值相比差别很大,而两者联合工作时差别不大。     

施工应力释放对单层衬砌内水承载能力影响研究

为探究施工应力释放对隧洞衬砌结构内水承载能力的影响,以扩大杭嘉湖南排后续西部通道工程为例,采用有限元法建立地层-结构精细模型,分析了不同施工应力释放率下,大断面水工TBM隧洞在软岩地层条件下其单层管片衬砌作为永久支护结构承受不同内水压力时的受力变形规律。结果表明：管片衬砌向外膨胀,管片拉应力、接缝张开量和螺栓应力均随着内水压力增大呈非线性阶跃增大特征;对于穿越Ⅴ类围岩的洞段,应综合考虑三者因素来判断是否达到正常使用极限状态,且衬砌内外压差不宜超过0.2MPa;较小施工应力释放率下的管片环间拼缝薄弱位置容易开裂,而过大施工应力释放率下的接缝张开量和螺栓应力容易达到正常使用极限状态。     

水工压力隧洞衬砌顶部脱空区对衬砌内力影响分析

针对水工隧洞衬砌顶部可能出现脱空的现象,在对其原因初步探析基础上,应用ABAQUS建立拱部衬砌存在脱空的隧洞模型,计算分析不同内水压力下,脱空区大小对衬砌内力的影响,并对其安全性进行评价.计算表明:(1)拱部衬砌背后脱空对其受力影响显著,无内水压力时,应力较之无脱空工况可增长数倍,内水压力为0.5 MPa时,弯矩较之无脱空工况增长5.5倍,与之对应,衬砌拱部安全系数降低显著;(2)衬砌拱顶安全系数随空洞及内水压力增大而减小,脱空区增大对应安全系数减幅较小,而内水压力增大对应安全系数减幅较大,衬砌安全对水压变化敏感.     

钢衬钢筋混凝土压力管道裂缝宽度计算研究

 基于混凝土结构基本理论,结合大比尺结构模型试验,采用较合理的平均裂缝宽度计算模式和裂缝截面处钢筋应力计算方法,建立了新的钢衬钢筋混凝土压力管道裂缝宽度计算方法。算例表明,此方法力学概念明确,使用方便,计算结果与实测值吻合。     

水工压力隧洞衬砌裂缝计算及抗裂设计

给出了有防渗要求的水工压力隧洞衬砌环向应力与纵向应力计算式,分析了隧洞衬砌产生纵向裂缝与环向裂缝的原因,提出了相应抗裂设计原则与伸缩缝间距计算式.     

通水冷却对隧洞衬砌温度应力的影响

以白鹤滩水电站泄洪洞为研究对象,运用三维有限单元法模拟龙落尾段衬砌混凝土的施工过程和通水冷却措施,通过比较衬砌底板代表点的最高温度、最大内表温差、最大拉应力以及最小抗裂安全系数,分析通水冷却各因素对泄洪洞衬砌混凝土温度和温度应力的影响。结果表明:通水冷却能够有效降低衬砌混凝土最高温度、最大内表温差和最大拉应力,提高衬砌混凝土的抗裂安全性;冷却水温、通水时间、通水流量、水管间距等因素中,水管间距对衬砌混凝土温度和温度应力的影响最为显著。     

输水隧洞衬砌温度裂缝调查及处理

以青山水库输水工程输水隧洞为例,对衬砌混凝土温度裂缝进行调查分析,根据调查结果,认为混凝土干缩性、混凝土施工期内部温度过高以及后期急剧降温是导致衬砌裂缝的主要原因.在裂缝主要诱因分析的基础上,对衬砌温度裂缝进行分类,并提出不同的处理措施.认为A类裂缝不需要处理,B类裂缝进行表面修补封闭,C类裂缝进行化学灌浆和表面处理的...     

引水隧道内水压力对隧洞衬砌稳定性影响

通过ABAQUS软件建立隧道衬砌模型,考虑内水压力作用,改变不同水头强度研究分析衬砌管片、接缝以及环向螺栓的变化规律.研究结果表明,在内水压力作用下,整体上管片变形呈现出由上至下逐步递减的趋势,其顶部变形显著,底部管片两侧的接缝处变形最小;整体上管片承受压应力为主,其径向应力分布均匀,应力集中现象主要发生在接缝处,随着...     

压力隧洞裂缝混凝土衬砌和围岩的接触条件

提出裂缝衬砌和围岩之间接触应力rσ(ra)的表达式,并通过算例分析它的特性,结果表明,rσ(ra)随衬砌与围岩接触面(r=ra)处的渗透压力pa的增大由压变拉,但rσ(ra)+pa却变化不大。提出一定条件下衬砌脱开围岩独立工作的判别式,该式若满足,衬砌将脱开围岩独立工作,钢筋应力和裂缝宽度将大幅度减小。算例计算结果表明,若衬砌和围岩之间的黏结强度较小,裂缝衬砌很容易脱开围岩独立工作。     

水工压力隧洞内衬及围岩应力与变形数值计算

应用三维快速有限差分软件FLAC3D,对柏叶口水库泄洪发电隧洞进行了数值仿真计算,研究了开挖后高水压作用下洞室特别是泄洪洞与发电支洞交叉口位置管壁及围岩的应力场、位移场及其动态变化规律。结果表明:施加内水压力后,衬砌最大下沉和隆起量均有所减小;在0.78 MPa内水压力下,衬砌管壁局部产生较大的拉应力,将导致混凝土出现较大范围的裂缝;在内水压力下,泄洪洞和发电支洞交叉位置产生较大的拉应力集中,以两洞相交位置小角度一侧应力最大,将出现较大范围的拉裂缝。     

水工地下隧洞衬砌混凝土渗水裂缝处理

水工地下隧洞衬砌混凝土为满足抗冲耐磨要求,一般混凝土设计标号高、水泥用量大,加上基岩硬度大,弹模高等原因,即使采用低温混凝土浇筑,最高温度也超过了允许标准.在隧洞衬砌混凝土浇筑形成后,结构混凝土由于受到内外温差所引起的温度应力的影响,产生不均匀收缩而出现裂缝,特别是在地下水位较高的隧洞会出现以垂直于水流方向的环向有一定水压渗水裂缝.在处理这类渗水裂缝的过程中采用了高渗透改性环氧浆材,灌浆施工工艺采用打斜孔埋管和无损贴嘴灌浆的方法,裂缝处理的效果满足设计的质量要求.     

大体积水工混凝土温度应力及裂缝控制

在水利工程建设活动中,为了让施工工程的质量安全得到保障,必须要做好混凝土质量的监控以及混凝土所产生的裂缝的控制和处理。先对大体积水工混凝土的特性进行了阐述,然后对混凝土裂缝产生的原因和混凝土温度应力的力学性能作了分析,最后以某一大型水闸工程为实例,对混凝土温度应力及裂缝控制进行了探究,并给出了相应的解决措施。     

溪洛渡导流洞衬砌混凝土温控防裂研究

溪洛渡水电站导流洞衬砌混凝土在施工初期出现了部分裂缝,在弹性徐变温度应力计算原理基础上,采用ANSYS有限元程序,模拟实际施工过程,对导流洞衬砌混凝土温度和温度应力进行了三维有限元仿真分析。根据计算分析结果,认为衬砌结构产生裂缝的原因主要有混凝土温升高、温降快、养护措施不当、洞内气温过低、围岩强约束等,最后提出了满足温控防裂要求的温度控制措施和方案。提出的优化配合比、洒水养护、分缝分块以及冬季封洞保温等温控措施,在导流洞衬砌混凝土后期施工中得到采用,有效地防止了裂缝的进一步发展。     

结构尺寸对有压洞衬砌温度应力的影响

圆形有压泄洪洞结构尺寸包括洞径、衬砌厚度及分缝长度,是影响有压洞衬砌混凝土温控防裂的重要结构要素。对圆形有压泄洪洞进行不同洞径、不同衬砌厚度、不同分缝长度的温度场及温度应力场影响分析。结果表明,结构尺寸是影响有压洞衬砌混凝土温度应力的重要因素。一方面,洞径和分缝长度对衬砌温度场影响不大,而衬砌厚度越大,衬砌内部温度越高;另一方面,结构尺寸越大,衬砌温度应力越大,混凝土更容易出现裂缝,也因此要求施工中采取更严格的温控措施。     

温度和内水压力对小浪底排沙洞衬砌混凝土应变的影响

小浪底排沙洞是我国首例采用无粘结预应力混凝土衬砌的水工隧洞,根据运行期间混凝土应变计所获得的大量实测数据,对排沙洞衬砌混凝土应变在温度和内水压力影响下的变化进行了分析。结果表明,对于同一衬砌段,端部断面内侧混凝土的温度影响系数aT大于端部断面厚度中部;3^#排沙洞ST3-A段端部断面昕比中部断面小,而ST3-B段正好相反;同一断面位于时钟6：00、12：00位置的口,较大,平均值约为-6．83με／℃;对于同一时钟位置,衬砌厚度内侧水头影响系数aW大于衬砌厚度中部;3^#排沙洞衬砌的aW小于2^#排沙洞。分析结果表明,在温度和水头作用下,衬砌混凝土应变计所在位置的混凝土应力均为压应力,没有产生引起裂缝的拉应力,小浪底排沙洞可正常使用。     

基于LUSAS的水工隧洞衬砌计算分析

以国外某引水式电站引水隧洞为例,采用大型有限元程序LUSAS,以美国规范为标准进行隧洞衬砌的有限元计算。计算结果很好地反映了隧洞衬砌结构的受力情况,隧洞在围岩压力、水压力、自重等荷载作用下,在内水压力不大的情况下以受压为主,此时衬砌结构为偏心受压构件,主要由轴力控制,且最大轴力一般发生在衬砌的底部,若能增大此处混凝土的受压面积则可有效减少配筋。     

立洲水电站引水隧洞衬砌结构与围岩固结圈联合受力分析

立洲水电站引水隧洞长16.7km,地质条件复杂,围岩较差,开挖揭露Ⅲ类围岩占总长的16％、Ⅳ类围岩洞段占总长的65％、Ⅴ类围岩洞段占总长的19％,Ⅳ类、Ⅴ类围岩所占比例约达84％,承担水头40～140m,采用DI/T5195-2004《水工隧洞设计规范》的公式法计算配筋较大.结合现场固结灌浆试验及其检测成果及类似工程经验,根据相关文献资料数据调研,适当提高围岩固结圈物理力学参数,并应用于有限元分析计算.结合引水隧洞衬砌结构力学法配筋成果、有限元法配筋成果,从计算原理及边界条件、工程类比、工程效益、施工因素等方面综合分析,选择适合该工程隧洞的衬砌钢筋型式,考虑一定的安全余度,是符合实际的、合理的.     

均匀内水压力作用下圆形混凝土衬砌隧洞配筋设计探讨

基于对规范隧洞衬砌结构设计方法的分析探讨,考虑实际隧洞衬砌配筋应力状况,提出便于设计者进行均匀内水压力下圆形混凝土衬砌隧洞结构计算分析方法。按照此方法进行隧洞衬砌设计,计算过程简单清晰,设计分析结论明确,可以满足工程设计要求。     

长期浸水对未完工隧洞围岩及衬砌结构的影响

新疆某无压输水隧洞饱和水土体洞段在未完工的情况下被水长时间浸泡,造成围岩二次加速变形,通过浸水前后收敛变形数据反演土体物理力学参数,并对隧洞衬砌结构内力及配筋结果进行对比验算。