高压水工隧洞钢筋混凝土衬砌裂缝开度计算方法评析

针对在复杂工作条件下的高压水工隧洞衬砌裂缝宽度的计算问题,基于国内外现有主要裂缝计算方法理论基础,通过研究内水压力、隧洞半径、衬砌厚度、保护层厚度、围岩抗力、混凝土抗拉强度以及衬砌配筋率等参数对衬砌裂缝开裂特性和扩展规律的影响,结合某抽水蓄能电站高压水工隧洞工程案例,开展各裂缝计算方法的综合评析。结果表明:(1)对高压水工隧洞衬砌而言,衬砌裂缝宽度主要受内水压力、围岩抗力和钢筋应力参数的影响,其中内水压力的影响最为显著;(2)由于裂缝开展规律不同,基于一般混凝土构件建立的裂缝计算方法不适用于高压水工隧洞,并且计算结果明显与实际情况差别较大;(3)弹性地基梁方法对高压水工隧洞衬砌裂缝宽度计算较为合适。     

水工隧洞衬砌混凝土温控施工技术进步与防裂效果分析——评《水工隧洞衬砌混凝土温控防裂技术创新与实践》

正近年来,随着衬砌混凝土技术的不断发展,基于温度变化导致的混凝土裂缝现象得到了一定程度的控制,相比较其它类型混凝土施工项目来说,水工隧洞衬砌混凝土温控施工技术难度大、工艺复杂,在实际项目实施过程中防裂效果并不稳定。《水工隧洞衬砌混凝土温控防裂技术创新与实践》(樊启祥、殷亚辉,中国水利水电出版社 2015版)以水工隧洞衬砌混凝土温控防裂技术为主要研究对象,全书共分为十章,第一、二、三张分别就水工隧洞衬砌混凝土裂缝现象、衬砌混凝土近代技术、温     

基于断裂力学的水工隧洞衬砌裂缝扩展分析

经钢筋混凝土衬砌的压力隧洞在使用上要求将衬砌裂缝控制在一定范围内。由于内外高水头圧力的作用,水工隧洞衬砌裂缝具有不同于一般钢筋混凝土裂缝的特点。通过总结前人关于水工压力隧洞混凝土衬砌裂缝的计算方法,提出利用断裂力学准则计算水工压力隧洞衬砌裂缝的宽度,并结合工程实例验证了该方法的可行性。     

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。     

水工压力隧洞结构设计若干关键问题刍析

据水工压力隧洞结构与荷载特点,讨论了水工压力隧洞最小覆盖厚度、主应力大小顺序、外水荷载、钢筋混凝土衬砌轴向裂缝与限裂设计、衬砌伸缩缝间距设计与环向裂缝开展等涉及水工压力隧洞结构设计诸多复杂问题,探讨了解决上述疑难问题的计算模型与计算方法,强调为保证水工压力隧洞衬砌与围岩联合承载,应重视水工隧洞回填灌浆与高压隧洞固结灌浆.     

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。     

抽水蓄能电站钢筋混凝土管道衬砌配筋计算研究

结合某抽水蓄能电站的工程实例,根据传统解析法和弹性有限元方法计算引水隧洞衬砌配筋情况,并在此基础上考虑混凝土开裂特征,进行衬砌混凝土非线性有限元计算,并以最大裂缝宽度为控制标准优化了衬砌配筋率。计算结果表明:结合混凝土开裂特征的非线性有限元计算,可以充分考虑衬砌与围岩间的联合承载能力,能够较为真实地模拟混凝土开裂后传递径向压力的能力,计算结果更符合工程实际;引水隧洞结构安全的关键在围岩,提高围岩变形模量将有效降低衬砌钢筋应力与混凝土裂缝宽度,而提高衬砌结构配筋率的效果不明显。     

水工压力隧洞结构设计问题探讨

地下隧洞设计计算的难点在于混凝土结构和周围岩石的非线性特性和岩石地质物理力学参数的不确定性,配筋设计中裂缝开裂判断和裂缝宽度的计算,以及各种复杂因素的相互影响。试图直接用弹性理论力学的方法去解决水工隧洞衬砌结构的问题是难以成功的,文章主要分析水工隧洞结构布置及其施工方法。     

厚壁衬砌混凝土温度应力仿真分析

隧洞衬砌混凝土厚度相对较小,洞内环境气温稳定、变幅不大,一般认为由温度应力导致衬砌结构开裂的可能性较小,因此采取温控措施的重要性常被忽视。针对衬砌混凝土的裂缝预防问题,以河口村水库泄洪洞厚壁衬砌工程为例,采用三维有限元方法,分析浇筑方式、浇筑温度等因素对衬砌混凝土温度应力的影响。结果表明,降低浇筑温度、采取通水冷却及表面保护措施可以达到温控防裂的目的,衬砌厚度越大,越应对衬砌混凝土温控引起重视。     

水工隧洞衬砌混凝土分缝问题刍议

本文对水工隧洞衬砌混凝土分缝影响要素、分缝类型、分缝间距等作了简要分析，并对水工隧洞衬砌混凝土减少产生裂缝的措施提出建议。     

水和温度耦合作用下水工隧道钢筋混凝土衬砌开裂特性

为研究水和温度联合作用下对水工隧道钢筋混凝土衬砌开裂的影响,以某工程案例为依托,基于多裂缝混凝土本构模型的数值模拟方法,研究水工隧道初次冲水加压和温度联合作用下,衬砌结构的开裂特征。结果表明,隧道充水和温度的同步作用下会导致隧道衬砌的提前开裂;两因素联合作用时,增大充水速度将显著影响裂缝的宽度,同时对裂缝的分布范围也产生较大影响;衬砌和围岩之间的热导作用,通常不会改变裂缝产生的位置,但会显著减小裂缝的宽度。     

水工隧洞钢筋混凝土衬砌水压致裂分析方法研究

引入具有水力耦合属性的内聚单元模拟衬砌裂缝、衬砌-围岩交界面,以反映缝隙的位移非连续特征以及内部压力水体的流动特性.结合渗流-应力间接耦合方法,提出了水工隧洞钢筋混凝土衬砌水压致裂算法,探究了衬砌裂缝发展历程、裂缝宽度演化以及缝隙内部水压力传递特征等,并基于此系统分析了衬砌-围岩有条件联合承载特性的影响.计算分析表明,...     

压力隧洞钢筋混凝土衬砌设计新方法

本文介绍一种考虑裂隙的压力隧洞钢筋混凝土衬砌的设计方法,这种方法考虑了衬砌与岩体中的渗透及与变形有关的衬砌渗透性,并以渗透压力洞的理论及关于钢筋混凝土中裂缝发展的较新知识为依据,尽可能实际地确定混凝土衬砌中裂缝的平均宽度与间距,钢筋中和岩体中的应力及压力隧洞的渗漏损失。计算中按隧洞是在地下水位以上或是以下分别处理。还考虑了裂缝发展的过程和它对环向钢筋应力的影响。随后介绍了钢筋混凝土压力隧洞的基本设计准则并举例说明。     

水工隧洞衬砌混凝土分缝问题诌议

本文对水工隧洞衬砌混凝土分缝影响要素，分缝类型、分缝间距等作简要分析，并对水工隧洞衬砌混凝土减少产生裂缝措施提出建议，以供讨论。     

水工隧洞钢筋混凝土衬砌开裂加固设计方法研究

由于现行水工隧洞设计施工规范中,尚无明确的针对隧洞在运行阶段出现裂缝后进行修补的设计方法和施工规程。因此,文章结合某境外水工隧洞的衬砌混凝土开裂问题,对水工隧洞钢筋混凝土衬砌开裂的加固设计方法进行了研究,并提出了相应的修补措施,通过计算验证了该方法的正确性。该计算基于有限元数值方法,通用性较强;修补措施简单有效,施工方便,确保工程的安全运行。     

水工隧洞混凝土衬砌裂缝主要原因及预防措施

混凝土衬砌裂缝是水工隧洞常见的缺陷，本文结合国内工程实践，对水工隧洞混凝土衬砌裂缝进行分类，结合典型水工隧洞混凝土衬砌有限元温度徐变应力仿真计算，分析了裂缝主要原因及预防措施。     

水工隧洞衬砌结构设计的一些基本原则

1衬砌型式的选择1．1衬砌的基本类型水工隧洞衬砌按永久承载结构型式常分为不衬砌、喷锚衬砌、混凝土衬砌（包括钢筋混凝土衬砌）、钢板衬砌等几种基本类型．在混凝土衬砌中按施工方法不同又分为装配式和现浇筑衬砌两种；按应力特点可分为普通混凝土衬砌和预应力混凝土衬砌；按衬砌设计原则的不同又分为抗裂衬砌与开裂衬砌；在开裂衬砌中按是否限制裂缝宽度分为限裂衬砌与非限裂衬砌．1．Zffi岩承担内水压力的能力在有压隧洞衬砌型式选择中，围岩有无承担内水压力的能力是一个要考虑的重要因素．围岩承担内水压力的能力是指在此压力作用下…     

某尾水隧洞衬砌混凝土温控防裂措施分析

某大型水电站为金沙江流域重点水电开发工程,其引水发电系统工程隧洞衬砌混凝土工程量大,洞形、洞径、衬砌厚度、混凝土强度各异,高速水流对水道混凝土浇筑质量和温度控制水平要求高。通过对不同衬砌厚度、不同浇筑季节混凝土的施工工况及温控措施进行敏感性分析,通过温度观测以及对形成的裂缝进行观测,对采取相应工程技术措施后衬砌混凝土防裂效果进行评价,研究分析温控措施的适宜性,并提出衬砌混凝土温控防裂经验和建议。     

水工隧洞永久缝间距对衬砌裂缝影响研究

水工隧洞是常见的水工建筑物之一,隧洞衬砌裂缝严重影响着隧洞的安全使用,因此,避免隧洞衬砌出现裂缝在工程中显得尤为重要。文章结合工程实际,分析了隧洞衬砌裂缝产生原因,探讨了衬砌永久缝间距对隧洞衬砌裂缝的影响。     

诱导缝在大朝山尾水主洞衬砌中的应用

水工隧洞混凝土衬砌开裂较为常见,处理方法也各不相同。此文简要介绍在大朝山尾水主洞底拱衬砌中设置诱导缝,以减小裂缝对混凝土衬砌不利影响的施工经验。