小浪底工程排沙洞无粘结预应力混凝土结构设计

小浪底排沙洞承担了水库的排沙及部分泄洪任务，应用水头122m。为防止衬砌在高压水头作用下开裂，原设计采用了有粘结预应力混凝土衬砌方案。经现场试验研究及计算分析，决定改为无粘结预应力结构衬砌方案，新方案的设计研究工作内容包括无粘结预应力混凝土衬砌的结构布置、预应力混凝土结构的应力特性分析、预应力构件及设备的参数论证和选型等。     

双圈环绕无粘结预应力混凝土衬砌施工

黄河小浪底水利枢纽工程排沙洞采用双圈环绕无粘结预应力混凝土衬砌结构,介绍该结构特点、混凝土衬砌预应力施工技术,并对预应力张拉质量进行评定。     

双圈环型后张无粘结预应力在小浪底排沙洞中的应用

双圈环型后张无粘结预应力混凝土衬砌的应用在世界尚属首例。本文介绍了小浪底排沙洞预应力衬砌型式的选择,并对该衬砌的结构特点及施工进行了阐述。     

水工隧洞预应力衬砌结构的优化设计分析

在已建工程运行过程中,由于受到诸多不确定因素的影响,水工隧洞内部出现不同程度的混凝土衬砌开裂、渗漏等问题,对工程运行效益造成严重影响,这种情况下,则需在保证衬砌预应力水平不变的基础上,对水工隧洞预应力衬砌结构进行优化设计,以减少该类型结构对工程后期投入运行的影响。本文以无粘结环锚预应力衬砌结构为例,主要从无粘结环锚预应力衬砌结构的特点入手,并结合实例对该结构的优化设计进行分析,可为类似工程提供参考和借鉴。     

无黏结预应力环锚衬砌力学特性原位加载试验研究

新型无黏结环锚衬砌具备预应力损失低、薄弱区小、施工便捷等优势,但因结构复杂致使力学特性不明确,阻碍了其广泛应用。依托引松工程总干线压力隧洞,开展了首次预应力环锚衬砌大型原位加载试验,明确了内水压加载过程中衬砌预应力重分布特征,揭示了环锚拉力、钢筋应力以及锚固应力损失变化规律,并探讨了围岩和环锚衬砌联合承载作用。原位试验表明:环锚衬砌整体预应力分布均匀,高效地利用了锚索高强抗拉性和混凝土抗压性,常规钢筋作用极小,因而整体可不配筋或仅构造配筋;锚具槽背后混凝土预应力稍薄弱,是高内水压作用下结构潜在破坏区域,但内水加载过程中衬砌环向、纵向预应力值趋于一致,将有效减缓预应力薄弱部位开裂倾向;环锚衬砌具备优越的抗拉和抗渗性能,可不依赖于围岩条件而独立承载,也可利用围岩部分承载以降低预应力设计值或增加结构安全裕度,它能为覆盖层薄、地质条件差且内水压力高的大直径压力隧洞长期存在的支护难问题,提供解决新途径。     

输水隧洞PC-Net预应力混凝土管片衬砌设计方法

PC-Net预应力混凝土管片是将预应力钢绞线成网状布置的预应力管片,是适用于输水隧洞的单层衬砌结构。目前,尚未有针对输水隧道提出的预应力混凝土管片衬砌预应力设定方法。在管片设计中,预应力的设定、钢绞线配置以及接头张开量的计算等为预应力混凝土管片与一般混凝土管片设计的主要区别之处。本文探讨了预应力混凝土管片衬砌中预应力的设定方法,根据对裂缝出现的不同控制要求,考虑环境条件与隧道用途要求,提出了3种预应力设定方法。阐述了PC-Net预应力混凝土管片设计中的内力计算、预应力钢绞线配置计算以及接缝张角计算方法,总结形成了一套PC-Net管片设计流程。     

小浪底排沙洞无粘结预应力衬砌现场试验

在现场1∶1结构模型对比试验研究及对试验模型三维有限元仿真分析的基础上,小浪底排沙洞在实际施工时采用了无粘结预应力衬砌方案[1]。3条排沙洞总长3300m,其中预应力衬砌段长2160m。为保证结构的可靠性和安全性,在已完成的试验研究的基础上,针对模型试验中暴露出来的应力分布及裂缝问题,以及因洞径超挖,实际衬砌厚度要大于模型试验时的设计厚度的问题,又对衬砌的结构形式和预应力施加程序做了进一步优化,并选择1号排沙洞帷幕上游普通钢筋混凝土衬砌的第9、10浇筑块作为试验段进行现场试验研究。混凝土的设计抗压强度为C40,第9块2排锚…     

塔峪连接段暗涵预应力衬砌施工方案

介绍了塔峪连接段暗涵预应力衬砌施工方法,分别对暗涵衬砌预应力钢绞线安装、预应力张拉、锚具槽回填等进行了详细的论述,并总结了各工序的施工要点,以保证衬砌的快速施工。     

环锚预应力混凝土衬砌锚索张拉工序优化

预应力钢筋的张拉工序影响到衬砌施工期的应力状态,可能在衬砌内侧产生过大的轴向次生应力,引起衬砌内侧开裂。锚索分批张拉会造成预应力损失。通过锚索张拉工序的优化,将减小衬砌施工期的轴向应力并减少预应力损失,使衬砌内侧不产生环向裂缝、提高预应力效率且减少锚索张拉次数。采用有限元方法,分析了单束锚索张拉下衬砌的应力状态。在此基础上,对不同工序下锚索张拉施工过程中,衬砌的应力状态和预应力损失情况进行了分析。最终选取张拉工序少、张拉过程中产生的轴向应力较小且预应力损失小的工序作为最优工序。分析结果表明优化后的工序减少了1/3的锚索张拉次数、预应力损失小且产生的轴向最大拉应力约为1MPa,不会使衬砌开裂。为今后类似工程的施工优化提供了参考。     

隧洞无粘结环锚预应力混凝土衬砌技术研究进展

概述了无粘结环锚预应力衬砌技术的国内外现状,总结了无粘结环锚衬砌的优缺点和国内外工程概况,对隧洞无粘结环锚预应力衬砌技术的发展提出了展望。     

小浪底排沙洞混凝土衬砌不同阶段预应力变化实测分析

小浪底排沙洞是我国首例采用双圈环绕无粘结预应力混凝土衬砌的水工隧洞，本文对这一新型结构形式和特点进行了广简单介绍，并根据观测仪器所获得的大量实测数据。对不同阶段（预应力施加、回填灌浆和过水运行）混凝土衬砌和锚索中的有效预应力变化及混凝土徐变变化规律进行了探讨。实测资料表明，采用双圈环绕无粘结预应力技术，可实现理想的预应力效果和均匀的环向应力分布。围岩开挖的质量对环向预应力分布的均匀性具有重要影响；对预应力施加需时较长的实际结构，混凝土的徐变应变在观测仪器的总应变变化中占有不容忽视的比例，其大小与预压应力和持荷时间成线性关系，可按ε。=α∑σti进行计算。过水运行阶段的实测数据表明，该工程混凝土衬砌中所建立的预压应力足以抵抗最高设计运行水位下的内水压力而实现不裂不渗。     

小浪底排沙洞预应力衬砌结构模型对比试验研究

为了确定小浪底排沙洞的最优预应力混凝土衬砌方案,在施工现场制作了两个1:1的结构模型,分别采用无粘结钢绞线和有粘结钢绞线,进行了预应力效果对比和压水试验研究。试验结果表明,无粘结方案摩擦损失小,在混凝土中建立的预压应力大且与设计值接近,同时由于双圈环绕布置使沿环向预应力分布更为均匀;锚具槽数量减少近一半,衬砌结构的整体性强,工程造价低,施工工艺比较简单,施工质量易于保证。在设计外水压力作用下能够做到不裂不渗,满足使用要求;有粘结方案摩擦损失大,在混凝土中建立的预压应力小,比设计预压应力小25％,同时由于锚具槽数量多,结构的整体性差,而且施工工艺复杂,有堵管等质量隐患。根据结构模型试验结果和专家论证,实际工程采用了无粘结预应力衬砌方案。     

OVM环向无粘结预应力技术在东深供水工程中的应用

大型预应力涵管的实际应用在国内尚属前例。本文介绍了东深涵管采用无粘结预应力衬砌后优点，并对该涵管的结构特点，OVM新型锚具特点及其在工程中的应用施工进行了阐述。     

环形预应力盾构管片摩阻损失测试与研究

基于某国内预应力工程,首次对原型预应力盾构管片结构环衬砌进行摩阻损失测试。采用夹片-P锚结合的环锚技术,对预应力管片环施加预应力,以满足其承受内水压和外荷载的要求,较准确地获得了环形预应力盾构管片摩阻损失。同时初步确定摩阻系数,并对试验数据进行处理和分析。结果表明,测试结果与设计理论值比较吻合,可以满足实际试验要求。     

应用塑性强化理论分析隧洞衬砌和围岩的应力

本文系统地讨论了水工压力隧洞灌浆式预应力衬砌和围岩在各种受力状态下的应力分析方法。对承受内水压力作用,但不能应用迭加原理的这种灌浆式预应力隧洞,其衬砌和围岩应力分析较复杂,本文提出了一个层间压力扰动法可资求解。本文还将左拉博夫和O.E.布加叶娃关于压力隧洞灌浆式预应力混凝土衬砌水泥浆环于缩应力及混凝土社砌徐变应力的弹性理论计算法推广到弹塑性强化理论,给出了相应的计算公式。     

软弱围岩中的新型双层复合衬砌的受力特性研究及渗水风险分析

 某输水隧洞位于河床的软弱砂岩中,其双层复合预应力衬砌结构形式新颖,受力条件复杂。为了解这种新型双层复合预应力衬砌的工作性态和受力特性,分别采用现场1∶1仿真模型试验方法、三维非线性有限元数值分析方法,并将数值分析结果与仿真试验进行对比分析。有限元分析按照仿真模型试验中管片拼装、分层填土、内衬浇筑、内衬预应力张拉以及内衬充水加压的实际过程模拟,计算中考虑衬砌与土体的耦合效应,通过外衬变形反分析调整土体计算参数,采用基于直接约束的接触迭代算法模拟管片与管片之间、内衬与外衬之间的多重接触与传力。研究结果显示,无论是结构变形、缝隙开度还是结构应力,有限元分析与仿真试验规律一致,数值接近,两种方法相互验证了这种具有多重复杂接触边界的非连续变形柔性结构的受力特性,明确了内、外衬的传力机制;在此基础上,进一步分析高压内水外渗对结构安全性的影响以及预防措施,其研究成果可供类似工程参考。     

曲线无粘结预应力钢绞线摩擦系数的确定方法

后张法预应力混凝土结构或构件的预应力损失主要包括预应力筋与孔道壁间的摩擦损失、锚固回缩损失、分块拼装构件接缝压密损失、分批张拉时混凝土的弹性压缩损失、预应力筋应力松弛损失以及混凝土收缩徐变损失等 ,其中以预应力筋与孔道壁间的摩擦损失所占比例最大[1] 。在工程实践中 ,对重要结构或采用新施工方法的结构往往需要通过试验来确定预应力筋的摩擦损失。本文结合小浪底排砂洞无粘结预应力混凝土衬砌现场试验 ,对摩擦系数的确定方法包括应变片的保护方法和实测结果的修正进行了探讨。1　钢绞线沿程摩擦损失摩擦损失主要由孔道的弯…     

预应力混凝土空心板衬砌渠道在施工中的应用——以某农田水利工程为例

以某农田水利旧渠改造加固工程为例,对预应力混凝土空心板衬砌渠道的施工工艺进行了分析探讨,为混凝土预制板渠道衬砌施工提供一定的参考。     

关于膨胀型软弱地层中隧道修建及病害防治问题的探讨

针对某高速公路隧道塑性大变形软弱膨胀型复杂地质特点以及该隧道在穿越该地层时发生的大变形和衬砌破坏等现象,本文对该隧道开挖过程和对已出现病害区段进行治理采用的几项关键技术展开讨论,其中采用的预应力自钻式锚杆、中深孔注浆加固手段、卵型结构断面、纵向槽钢联锚、先仰拱后拱墙全断面衬砌等技术对抑制围岩的变形,保障隧道衬砌的安全起到了积极的作用。     

关于膨胀型软弱地层中隧道修建及病害防治问题的探讨

针对某高速公路隧道塑性大变形软弱膨胀型复杂地质特点以及该隧道在穿越该地层时发生的大变形和衬砌破坏等现象,本文对该隧道开挖过程和对已出现病害区段进行治理采用的几项关键技术展开讨论,其中采用的预应力自钻式锚杆、中深孔注浆加固手段、卵型结构断面、纵向槽钢联锚、先仰拱后拱墙全断面衬砌等技术对抑制围岩的变形,保障隧道衬砌的安全起到了积极的作用。