水工隧洞预应力内衬施工关键技术研究

水工隧洞预应力内衬具有强度高、形变小、结构抗裂抗渗性好等优点,在深埋有压输水隧洞综合研究中技术和经济效益显著。文章结合某水工隧洞对预应力内衬施工工序、工法进行组织研究,优化设计预应力内衬底板及边顶拱施工技术,所得成果可推广应用到同类深埋长隧洞设计与施工建设。

无粘结环锚预应力衬砌张拉工艺足尺模型试验研究

针对预应力衬砌张拉过程中易出现应力集中而导致张拉裂缝的现象,通过开展洞外地面足尺模型试验,提出了分级分步张拉顺序和质量控制指标。首先根据钢绞线摩阻测试计算出摩擦系数,随后应用上述张拉顺序和质量控制方法进行自动张拉,并采用磁通量传感器和混凝土应变计分别对钢绞线和内衬混凝土的应力变化开展实测。现场张拉试验结果表明:①钢绞线沿程预应力损失约16.3%,采用的双层钢绞线在实践中可保证较高的有效预应力;②对锚具槽进行分级分步张拉,可使内衬混凝土获得较均匀的封闭环向压应力环,平均压应力达-10.9 MPa;③提出的3项控制指标可进行量化管理,结合自动张拉技术可有效地保证张拉质量。

内衬式预应力钢筒混凝土管成型工艺比较

介绍了内衬式预应力钢筒混凝土管离心法和振动法两种成型工艺,并从设备模具投入、产品质量、产量、环境保护等方面对两种成型工艺进行全面比对,阐述了振动法成型工艺的优越性。

碳纤维等级对迫击炮复合身管多目标优化设计的影响

将高性能碳纤维用作迫击炮身管外部增强层,可大大降低身管质量。在湿法缠绕工艺中,针对缠绕张力对金属内衬的强化效应,基于正交各向异性材料的厚壁圆筒理论和基于小变形假设的弹性叠加理论,提出了适用于多角度分层缠绕的内衬预应力离散叠加算法。针对复合身管中受内压的薄壁内衬碳纤维缠绕圆筒典型结构,以复合身管质量和抗弯刚度为优化目标,提出了基于多岛遗传算法的复合身管多目标优化设计方法。通过不同材料搭配方案的Pareto解集对比表明,M46方案相比T300和T700方案质量更轻、刚度更高,其中Ni_2/M46方案优化效果最好,说明高模量碳纤维更具轻量化优势,并通过有限元仿真和水压试验验证了优化结果的有效性。

Load compensation research on twicetension for loop anchor cable of inner lining in Yellow River-crossing tunnel

The load compensation equipment for anchor cable named low retraction prestressed anchorage system with twice-tension(referred to as twice-tension anchorage system) is proposed in the paper. Calculation results of loop anchorage prestressing loss(PL) values of inner lining(IL)in Yellow River-crossing tunnel under two anchorage systems,including twice- tension anchorage system and HM(Chinese transliteration is huanmao)anchorage system,are introduced. The software ANSYS is selected to realize the three-dimensional(3D) finite element modeling to accomplish simulation and calculation works under the two anchorage systems,respectively. Stress processes of IL under the two working conditions,of which one is completed cable tensioning(CCT) and the other is water in the tunnel with the designed water pressure(DWP),are contrasted and analyzed. Impacts of prestressing forces of anchor cables on structural safety under the two anchorage systems are contrasted. The calculation results show that the twice-tension anchorage system can reduce PL effectively and then increase prestresses of wall concrete(WC). Meanwhile,the anchorage system has the advantages of improving security and stability of tunnel structure,reducing project costs and saving steel consumption. The research work is available to related design and construction of anchor cable,and is worthy of promotion and application.

输水盾构隧洞复合衬砌结构设计计算研究

软土有压输水盾构隧洞采用管片外衬和整筑预应力内衬作复合式衬砌的设计计算中,为能较好考虑内衬与外衬管片的相互作用,以及内衬预应力荷载在隧洞施工和运营各阶段对复合衬砌结构受力的影响,本文提出了一种新的实体叠合计算模型。由于确定管片纵缝接头抗弯刚度的复杂性,文中建议对用数值模拟管片纵缝接头刚度采用了一种非线性耦合弹簧"接触对"的模拟系统。在采用实体单元建模的条件下,由于计入管片接头刚度的力学处理困难,文中研究了一种能以模拟管片接头刚度的简化计算方法。根据内、外衬砌接触界面处理方式的不同,文中提出了5种适合不同界面条件内、外层衬砌的相互作用模型。此外,本文还研制了内衬预应力荷载的一种转化程序,以解决采用等效荷载法施加预应力时的前处理问题。上述各点创意构思已在南水北调中线一期穿黄隧洞的结构设计研究中得到了具体反映和成功应用。