高压水道钢筋混凝土夹心钢板衬砌研发与性能验证

针对高压水道中钢筋混凝土衬砌内水外渗以及钢板衬砌易于溃屈问题,研发了一种高压水道钢筋混凝土夹心钢板衬砌,主要由内层钢筋混凝土-钢板-外层钢筋混凝土组成。为验证新型衬砌性能,进行了高内外水交替作用下模型试验,研究衬砌变形受力及荷载分担变化情况。结果表明:外水压力作用下衬砌处于受压状态,各部分荷载分担比较为固定,钢板部分所受压应力仅为1.47 MPa,远低于临界应力20.25 MPa,失稳溃屈的风险极小;内水压力作用下衬砌处于受拉状态,随着内水压力的增加,内层混凝土会先于外层混凝土开裂,未开裂前衬砌各部分荷载分担比基本固定;开裂后混凝土部分分担荷载降低、钢板与围岩所分担荷载增加,钢板所受拉应力为28.01 MPa,远低于其极限强度。相较于传统衬砌,新型衬砌结构在高压水道环境下具有更优越的性能。

压力隧洞钢筋混凝土衬砌水-力相互作用分析

在高内部水压力下,混凝土衬砌压力隧道需要铺设钢筋承受破坏.由于水流是通过衬砌到达岩体,需要合理的布置钢筋以最大限度地减少隧道的水量损失.本文利用开发的子程序以评估内部水压力对多孔介质渗透系数变化的影响,分析了衬砌中的钢筋分布对隧道水量损失的影响.为了验证所提出的模型,根据介质的弹性特性对数值解和解析解进行了比较,得到了比较一致的结果.在相同的配筋率下,小直径和小间距的钢筋布置方式的钢筋混凝土衬砌隧道水量损失较小.

水利灌区渠道工程中的钢筋混凝土衬砌施工技术研究

水利灌区建设过程中,渠道工程一直是工作重点,提高渠道建设质量有利于减少水资源浪费,并提高灌区输水可靠性。如今,钢筋混凝土衬砌技术在水利灌区渠道工程中被广泛运用,提高该技术应用质效,成为水利工程施工的关键目标。本文聚焦水利灌区渠道工程中的钢筋混凝土衬砌施工技术,结合工程实例以提高技术应用实效性为落脚点针对性探究。文章立足现实,对江西省庐山市蓼南中型灌区渠道工程的钢筋混凝土衬砌施工流程和技术要点加以分析,总结钢筋混凝土衬砌施工技术应用优势与注意事项,以供参考。

承压隧道中钢筋混凝土衬砌渗流过程分析

为了研究隧道内部高水压下混凝土衬砌在压力作用下的破坏过程,以及衬砌混凝土与岩体界面渗流过程,分别对水-力相互作用下衬砌混凝土内部渗流过程以及混凝土开裂对渗流的影响进行分析。结果表明:①高内水压对钢筋混凝土衬砌和岩体的渗透系数、塑性应变以及渗流变化均有显著影响;混凝土衬砌中,钢筋的合理分布有助于降低塑性应变量和渗流量。②混凝土衬砌中出现裂缝后,衬砌的渗透系数大大增加,但衬砌内的渗透压力逐渐减小。③衬砌混凝土开裂后,钢筋混凝土衬砌的渗透系数增大至1.5×10-8m/左右;在脱水过程中,部分裂缝闭合,隧道的渗水流出量下降。

水利灌区渠道改造工程钢筋混凝土衬砌施工技术探析

水利工程作为农业灌溉、防洪排涝的重要设施,在社会发展中发挥着重要意义。但是在水利工程中,因为受施工质量、设计标准等因素的影响,导致部分水利灌区渠道出现一系列质量问题,如开裂、渗漏。为了将水利灌区渠道改造工程施工问题科学处理,本文就以钢筋混凝土衬砌施工技术为探究重点,进一步探讨水利工程中常见的钢筋混凝土衬砌施工技术,并提出具体施工要点,以期为相关人员提供参考。

探地雷达及红外热成像在渠道混凝土衬砌脱空检测中的应用

为减少渠道渗漏损失,提高输水配水能力,增加渠坡的稳定性,赵口二期工程渠道采用现浇混凝土衬砌。为了解衬砌与渠坡土体之间的结合程度,首先采用探地雷达方法对总干及主要干渠、分干渠和支渠的渠道的混凝土衬砌进行抽样探测,结果依据脱空程度不同主要包括胶结紧密、接触不密实、轻微脱空等3种情况;在此基础上,对轻微脱空的重点部位采用探地雷达和红外热成像相结合的方法进行综合探测,对同一混凝土衬砌上的不同脱空严重程度进行划分,可极大地提高工程养护及补强等工作的针对性,保证工程安全、高效的运行。

钢筋锈蚀作用下隧道衬砌结构力学性能劣化研究

考虑锈蚀引起的钢筋力学性能劣化、混凝土有效截面减少、两者黏结性能退化等因素,建立围岩压力作用下钢筋锈蚀隧道衬砌模型,对不同锈蚀率下衬砌结构变形、损伤、内力重分布和裂缝宽度变化进行分析。研究结果表明,锈蚀对衬砌结构各部位损伤严重程度表现为拱顶>拱肩>拱脚>拱腰>仰拱;锈蚀引起结构内力重分布,当锈蚀率由0%发展到20%时,衬砌结构临空侧受拉处弯矩逐渐减小,围岩侧受拉处的弯矩逐渐增大,衬砌轴力整体变化不大,最大变化量仅为7.53%;拱顶裂缝宽度发展最快,拱肩和拱脚次之,当锈蚀率发展到2.7%时,拱顶最大裂缝宽度已不满足耐久性要求;开裂区钢筋锈蚀对衬砌力学性能劣化起主导作用,仅开裂区钢筋发生锈蚀时,衬砌结构力学性能劣化规律与钢筋全长锈蚀情况类似,但锈蚀导致的内力变化幅度和裂缝宽度减小。

“635”水利枢纽黄钾铁矾蚀变带衬砌混凝土防腐处理探讨

“635”水利枢纽发电洞受黄钾铁矾蚀变带侵蚀导致竖井混凝土衬砌产生严重破坏,为了解决衬砌防腐处理复杂、难度高的问题,通过研究选择了科学合理的防腐处理方案和先进、可靠的防腐材料,安排合理、得当的防腐实验方法,采用独特爆破方式和先进的防腐处理技术及施工工艺等多方面举措成功解决了防腐的多个技术难点。竖井防腐处理后多年未见异常,几次停水检测表明,混凝土内外质量良好,防腐处理是成功的。工程在防腐材料选择、围岩爆破方法上有所创新,可为黄钾铁矾蚀变带衬砌混凝土腐蚀防治提供经验和借鉴。

波形钢腹板内衬超高性能混凝土组合梁抗剪性能试验研究

为研究波形钢腹板内衬超高性能混凝土组合梁的抗剪性能,考虑钢板厚度、波纹长度和内衬混凝土厚度设计制作7个试件,通过抗剪试验,观察试件破坏形态,获取其面内与面外的挠度,并分析各参数对试件荷载-位移曲线的影响规律。结果表明:试件破坏形式为剪切破坏,内衬混凝土出现关键剪切斜裂缝,钢板发生不同程度的鼓曲,两者共同承担剪力;增大钢板厚度可以显著提升试件的抗剪性能;试件抗剪承载力随混凝土厚度的增大而增大,但继续增大混凝土厚度,承载力增大速率反而变缓;当波纹长度由1200 mm增加到1600 mm时,抗剪承载力增大,当增加到2000 mm时,会导致承载力降低。本研究为波形钢腹板超高性能混凝土组合结构在大跨桥梁中的应用提供了理论依据。

超深竖井90°上弯段混凝土衬砌施工技术

抽水蓄能电站相比常规水电站,表现最为突出的就是其超高的水头作用,往往都利用超深竖井、超长斜井等结构布置来实现。竖井大多设置为90°弯管,上弯段混凝土施工面临着穹顶的技术性超挖、悬空脚手架等施工难题,常规的满堂脚手架+散装模板法,施工效率低且安全风险高,技术性超挖区的回填混凝土体量大,施工工期长,混凝土表面质量难以保证。文章针对90°上弯段的浇筑工艺、模板支撑体系等进行了详细阐述,以期对类似工程提供参考。

基于陶粒纤维混凝土的衬砌渠道抗冻胀性能研究

为改善北方寒区预制混凝土衬砌渠道存在衬砌板件自重大、尺寸小、装配效率低等问题,探讨将陶粒纤维混凝土用于衬砌渠道。基于正交试验法开展9组陶粒纤维混凝土和1组C35普通混凝土冻融前后力学性能试验,并结合冻胀数值模拟分析衬砌渠道抗冻胀性能变化。结果表明:陶粒纤维混凝土抗压强度因素影响次序为页岩陶粒体积取代率>聚丙烯纤维(PP)掺量>陶粒预湿时间,抗拉强度因素影响次序为PP掺量>页岩陶粒体积取代率>陶粒预湿时间,冻融后陶粒纤维混凝土抗压、抗拉强度损失率低于普通混凝土;衬砌渠道数值模拟的抗冻胀性能变化与材料性能变化趋势一致,陶粒纤维混凝土衬砌渠道抗冻胀性能损失小于普通混凝土衬砌渠道,最优抗冻胀性能损失减小4.68%,同时衬砌板重量减小18.47%;陶粒纤维混凝土作为渠道衬砌材料具有明显质轻的装配化优势。

机制砂对隧道衬砌混凝土收缩性能的影响

使用机制砂制备铁路隧道衬砌混凝土是未来发展趋势,衬砌混凝土是隧道工程的重要组成部分,而由于混凝土收缩导致的环向裂缝是其常见缺陷,因此,研究采用机制砂后的衬砌混凝土收缩性能对保障隧道工程质量有重要意义。本研究对强度等级为C40的花岗岩机制砂混凝土(GSC)、凝灰岩机制砂混凝土(TSC)和河砂混凝土(RSC)的工作性能、抗压强度、收缩性能、早期抗裂性能进行了对比试验研究,并结合水分蒸发量和孔结构进行了内在机理分析。研究结果表明:在相同外加剂掺量下,两种机制砂混凝土的工作性能与河砂混凝土相近,较河砂混凝土具有更好的保坍性;机制砂混凝土的抗压强度可以满足设计要求,且凝灰岩机制砂混凝土在各龄期均较河砂混凝土表现出更高的抗压强度;若早期良好养护,机制砂不会增加混凝土的收缩,花岗岩机制砂还能显著降低收缩;若早期缺乏良好养护,两种机制砂均会增加混凝土早期收缩,早期抗裂性能也下降,增加衬砌混凝土环向开裂风险。

高地温环境条件下超细粉掺量对隧道衬砌混凝土抗压及抗渗性能的影响

通过模拟隧道衬砌混凝土高地温服役环境,研究隧道衬砌混凝土在环境温度20、60和80℃下3、7和28 d的抗压及抗渗性能,分析高地温环境条件下隧道衬砌混凝土抗压及抗渗性能变化规律,以为高地温环境条件下隧道衬砌混凝土的施工提供理论支持和经验借鉴。研究结果表明:高温养护环境能够提高隧道衬砌混凝土3和7 d抗压强度,但80℃高温养护环境会降低隧道衬砌混凝土28 d抗压强度;随着超细粉掺量的增加隧道衬砌混凝土抗压强度先增强后降低,当掺量为30%时,混凝土的抗压强度最大;随着温度的升高和超细粉掺量的增加,隧道衬砌混凝土的电通量总体呈下降趋势;同一个配合中,混凝土试件的模态弦长随养护温度的升高没有出现明显变化,但平均弦长随养护温度的升高而降低。

低热硅酸盐水泥水工衬砌混凝土抗裂性文献综述

对低热硅酸盐水泥的技术要求进行阐述,综述了前人对低热水泥进行的宏观微观抗裂性试验,对低热水泥抗裂性方面的研究成果文献进行归纳和总结,对国内外低热水泥在水利工程中的应用和研究现状进行回顾,指出低热水泥在水工衬砌混凝土抗裂性上研究不足,展望未来低热水泥在水工衬砌混凝土中的应用研究前景。

钢-PVA混杂纤维高性能混凝土隧道衬砌管片抗弯性能试验

为研究钢纤维、聚乙烯醇(PVA)纤维、矿粉3种因素对混杂纤维高性能混凝土隧道衬砌管片受力性能的影响,针对不同体积分数的钢纤维(0.5%,1.0%,1.5%)、PVA纤维(0.1%,0.2%,0.3%)和不同掺量的矿粉(10%,20%,30%)设计了L_(9)(3^(3))的正交试验,并制作1块钢筋混凝土(RC)衬砌管片和9块钢-PVA混杂纤维高性能混凝土衬砌管片进行抗弯性能试验。研究结果表明:与RC衬砌管片相比,钢-PVA混杂纤维能显著提升衬砌管片开裂弯矩、裂缝宽度0.2 mm对应的弯矩、屈服弯矩、极限弯矩和控制裂缝开展的能力,其中钢纤维对管片极限弯矩提升最为显著,最大提升幅度达64.0%,其次是矿粉和PVA纤维;3种因素的最佳掺量组合为:1.5%钢纤维,0.3%PVA纤维和20%矿粉。对钢-PVA混杂纤维混凝土的选用原则和在衬砌管片的应用提供理论及试验依据。

高压岔管衬砌混凝土施工期温控防裂研究

高压岔管承受高压水和高速水流冲刷,为了满足这一结构和工作特点,混凝土常采用泵送混凝土,利用其强度高的优点,但其温升高、弹性模量大,且一般是早强混凝土,容易产生温度裂缝。针对这一问题,以阳江抽水蓄能电站高压岔管为例,结合结构和材料特点,借助三维有限单元法,对高压岔管施工期的温度应力进行研究,筛选温控防裂措施。计算结果表明,高压岔管分缝长度对防裂影响显著,同时降低入仓温度,采用内部通水降温,可起到更好的温控防裂效果。高压岔管混凝土在有通水冷却措施条件下,浇筑温度控制在26℃以内,最小安全系数可达1.50以上,可作为工程现场浇筑施工方案。

纤维膨胀剂对隧道衬砌混凝土性能的影响

研究纤维膨胀剂对不同水胶比和不同强度等级混凝土工作性能、抗压强度和变形性能的影响。结果表明,相同水胶比条件下,纤维膨胀剂掺量对混凝土拌合物坍落度无明显影响;纤维膨胀剂掺量是影响混凝土限制膨胀率的主要因素,纤维膨胀剂掺量由7%增加至11%能更有效地补偿收缩;但纤维膨胀剂掺量增加,在提高补偿收缩能力的同时,也会降低混凝土抗压强度。综合考虑纤维膨胀剂对混凝土抗压强度和限制膨胀率的影响后,确定C30、C40强度等级的隧道衬砌膨胀混凝土配合比,经验证该配合比下混凝土工作性能良好、满足强度设计要求,且均有良好的早期抗裂性能。

碳酸盐环境下隧道衬砌混凝土的腐蚀研究及防治措施

依托醴娄高速周家冲隧道工程,研究了强腐蚀地下水环境中HCO3-和游离CO_(2)对混凝土的腐蚀影响,分析了腐蚀机理,制备了抗碳酸盐和碳酸性腐蚀的C40隧道衬砌混凝土,并通过正交试验方法确定了该混凝土的最佳配合比。此外,还提出了隧道衬砌混凝土防腐措施。结果表明:混凝土的最佳配合比为m_(水泥)∶m_(细骨料)∶m_(粗骨料)∶m_(水)∶m_(矿粉)∶m_(硅灰)∶m_(硅藻土)∶m_(Ba)(OH)_(2)∶m_(减水剂)=1∶1.83∶2.43∶0.35∶0.10∶0.062∶0.021∶0.016∶0.012;加强混凝土拌合、运输、泵送、浇筑、养护等施工质量控制,加强防排水措施,均可提高隧道衬砌混凝土的抗碳酸盐和碳酸腐蚀性能。

基于衬砌混凝土等级对输水隧洞地震响应影响数值模拟

文章以柴河水库为例,采用ANSYS有限元分析法数值模拟了供水工程输水隧洞地震响应受衬砌混凝土等级的影响规律。结果表明:提高输水隧洞衬砌混凝土等级可能会增大其地震应力,对抗震稳定性有不利影响,其最优等级为C25,具有适度的强度和韧性,能够提供良好的抗震稳定性;通过外部抗震带等措施有利于提升输水隧洞整体抗震性能,减少地震作用下的应力集中问题。

引水隧洞现浇混凝土衬砌结构裂缝防治技术

为了提高引水隧洞的安全性,修复混凝土衬砌结构中的裂缝,提出引水隧洞现浇混凝土衬砌结构裂缝防治技术。基于引水隧洞实际工况,建立裂缝等级评价指标体系,提出不同等级裂缝相应的防治技术。利用对应的防治技术展开修复试验。结果表明,修复后衬砌结构的湿粘接强度、起始粘度、干粘接强度、可操作性时间、抗拉强度和抗压强度均达到标准。证明了防治技术应用后,可在一定程度上提升引水隧洞的安全性。