CFRP补强水工压力隧洞内压分载比例参数敏感性分析

采用CFRP加固水工压力隧洞时,CFRP除了要承担变化的外部水土荷载,还要承担部分内水压力。为了明确“CFRP-胶层-衬砌混凝土”复合结构的内压分载规律,建立了“实体-弹簧-实体”三维有限元模型,并结合模型试验的实测结果验证了有限元模型的有效性。基于该模型,分析了胶层的弹性模量(E_(a))、胶层的厚度(t_(a))、CFRP的弹性模量(E_(c))和CFRP的厚度(t_(c))等参数变化时,衬砌混凝土和CFRP之间承担内水压力比例的变化规律。计算分析结果表明:t_(c)和E_(c)是影响衬砌混凝土承担内水压力比例的主要因素。对于粘贴1~3层的计算工况,当t_(c)由0.1 mm逐渐增加到2 mm的过程中,衬砌混凝土承担内水压力的比例分别减小了34.25%、47.776%、53.931%;当E_(c)由100 GPa增加到600 GPa的过程中,衬砌混凝土的承载比例分别减小了6.482%、11.945%、16.509%。极差分析结果也表明,衬砌混凝土承担内水压力的比例对上述4个参数的敏感性由高到低依次为t_(c)>E_(c)>E_(a)>t_(a)。因此,若要降低衬砌混凝土承担内水压力的比例并提高CFRP材料的利用率,提高所选用的CFRP的厚度与弹性模量是关键。