圆形有压隧洞双层钢筋混凝土衬砌配筋计算方法探讨

通常在圆形有压隧洞衬砌设计时，首先要对衬砌结构进行强度计算，再做限裂验算。本文通过对现有的圆形有压隧洞钢筋混凝土衬砌出现裂缝情况下的配筋计算分析探讨。就《规范》中提供的计算公式在隧洞衬砌不同工况，不同围岩及不同的结构尺寸条件下，做了大量计算，并进行了归纳分析。提出了自己的看法，即在成洞条件下修建圆形压力隧洞，其双层钢筋混凝土衬砌在设计时是限裂验算控制的。因此，可不进行强度计算，而直接做限裂计算。     

高压钢筋混凝土隧洞透水衬砌设计理论的进一步研究

在高压钢筋混凝土隧洞透水衬砌设计理论在广蓄成功应用实践的基础上,结合近年来水电工程数值计算的成果,提出了一套较完整的透水衬砌设计理论的数值计算方法。根据钢筋混凝土衬砌的开裂渗透特性建立了钢筋混凝土衬砌的应变~裂缝宽度~渗透系数的关系方程,将内水压力以体力的形式作用于隧洞衬砌和围岩,并结合结构三维弹塑性损伤有限元分析,建立了高压隧洞内水外渗渗流场与应力场的耦合数值分析的计算模型,用于模拟高压钢筋混凝土隧洞透水衬砌的运行机理,进行透水衬砌理论设计。     

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。     

水工隧洞衬砌混凝土温控防裂技术研究

水工隧洞衬砌混凝土受到压力和裂缝间距的不确定因素影响,导致裂纹的可控性不好,因此构建一种基于裂缝形成、分布、裂缝宽度和间距联合估计的水工隧洞衬砌混凝土温控防裂技术。基于水工隧洞衬砌混凝土裂缝的开裂位置以及开裂宽度估计,采用预应力检测方法,建立水工隧洞衬砌混凝土温控裂纹估计模型,通过变形、扭转进行形状分析,考虑配筋量、衬砌曲率、内水压力的影响,根据施工进度、温度应力、地质条件、混凝土性能多维参数分析,实现水工隧洞衬砌混凝土的裂缝宽度和间距联合估计,实现混凝土温控防裂。实验结果表明,该方法应用在水工隧洞衬砌混凝土温控防裂中,能准确确定初裂间距,水工隧洞衬砌裂缝宽度计算结果准确,计算负载较低。     

和平水电站引水隧洞衬砌裂缝原因分析及修复设计

根据和平水电站引水隧洞衬砌开裂破坏的情况 ,从地质条件、设计情况、材料强度和施工情况分析该隧洞钢筋砼衬砌裂缝宽度严重超标的原因 ,拟定相应的加固处理措施 ;介绍隧洞衬砌按限裂设计和钢管砼组合衬砌钢管厚度的计算方法     

断裂力学在水工高压隧洞限裂设计中的应用探讨

采用弹性理论多层厚壁圆和接触问题模型，建立了水工高压隧洞衬砌开裂模型的应力计算方法，给出了相应的应力精确解计算公式，并应用断裂力学分析钢筋的限裂机理，提出了根据裂缝允许延伸和深度进行配筋的计算方法。     

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。     

水工隧洞衬砌裂缝检测与安全分级评价

裂缝是水工隧洞衬砌的主要病害,目前尚无安全分级评价方法与标准。为了解决这一问题,提出了一种新的评价体系,即采用裂缝、施工缝、压溃与剥落、变形等评价指标,通过对这四项指标进行分级评价,并在其基础上得出衬砌裂损状态的综合评价,从而实现从局部到整体、定量、准确地评价目前衬砌的裂损状态,并给出相应的安全等级。通过工程实例验证说明该评价体系具有可行性,且为衬砌裂缝的修复提供了重要依据,为今后类似隧洞衬砌结构的裂损状态评价提供了参照。     

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,...     

考虑围岩约束高压隧洞衬砌结构限裂计算理论探讨

对于高压隧洞而言,钢筋的主要作用不在于受力,而在于限制裂缝展开宽度,以减少衬砌的渗漏量,提高耐久性.从考虑围岩约束的角度,假定钢筋混凝土衬砌的最大变形不超过不衬砌隧洞围岩的变形,并考虑衬砌开裂后高压水内水外渗在裂缝面上产生劈缝力的影响,推导出相应的高压隧洞限裂计算公式.算例分析表明,计算出的钢筋面积较规范公式小,更加符合工程实际.     

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.     

加速腐蚀试验在锚杆耐久性研究中的应用进展

随着岩土工程中预应力锚固结构腐蚀损伤造成的工程灾害日益凸显,岩土锚固结构的耐久性问题开始受到广泛关注。室内加速腐蚀试验作为研究材料腐蚀损伤机理及耐蚀性能的一种有效的加速试验方法,目前在岩土锚固结构耐久性研究中的应用尚处于起步阶段。对盐雾试验、浸泡腐蚀试验、电化学腐蚀试验3种室内加速腐蚀试验进行了系统的综述,并对加速腐蚀试验在预应力锚固结构耐久性研究中的应用进行了总结与展望。指出复杂岩土环境下预应力锚固结构耐久性研究中有待开展的加速腐蚀试验有如下几个方面:(1)考虑渗流作用的岩土锚固结构加速腐蚀试验;(2)考虑供氧水平的岩土锚固结构加速腐蚀试验;(3)预应力锚固结构的电解加速腐蚀试验与电偶加速腐蚀试验。     

片岩隧道二衬开裂机理研究

片岩作为典型的软岩具有显著的各向异性特征,在隧道结构中围岩的各向异性特征易造成支护结构的局部偏压承载,对隧道衬砌结构安全产生严重威胁。谷竹高速公路沿线区域片岩分布较为普遍,多条隧道在施工过程中曾出现过不同程度的二衬开裂问题。通过现场监控量测及数值计算对片岩各向异性及围岩作用下的二衬开裂规律及机理进行了分析。研究结果表明:片岩各向异性特征显著,易形成结构偏压作用,产生偏压部位的支护结构承载明显大于其他区域;偏压区域二衬结构率先出现开裂,裂缝分布较其他区域严重。研究成果揭示了片岩隧道二衬开裂特征及机理,为确保谷竹高速公路片岩隧道及类似工程施工的安全及运营提供了参考依据。     

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。     

考虑初期支护作用的引水隧洞衬砌结构配筋计算

我国水工高压隧洞设计规范中并未考虑围岩和初期支护的承载作用,往往使得最终的配筋量偏大,造成了不必要的浪费,并增加了施工难度.为此,结合某水电站引水隧洞,利用数值分析方法,模拟了隧洞施工全过程和初期支护的作用效果,分析了施加初期支护和不施加初期支护情况下的围岩稳定性,根据数值计算成果进行了衬砌结构配筋,并开展了裂缝开展宽...     

基于粘结滑移的衬砌裂缝宽度计算模型研究

基于粘结滑移理论提出了一种“实体单元-影子节点-梁单元”的传力体系。以某一模型试验为例,将钢筋混凝土衬砌采用分离式建模并构建此传力体系。通过有限元计算求得受力钢筋的应力,结合规范的计算公式求出裂缝的最大宽度。与试验结果进行对比,验证了有限元建模运用此传力体系并结合规范公式计算最大裂缝宽度的可行性,可为同类工程最大裂缝宽度提供一种新的计算方法。     

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.     

柘溪水电站引水隧洞钢筋混凝土衬砌非线性有限元计算研究

采用钢筋混凝土非线性有限元方法，对柘溪水电站引水隧洞钢筋混凝土衬砌的强度和开裂度进行了校核，并对衬砌开裂原因进行了分析，得出温度应力对该衬砌结构开裂具有相当影响的结论。