水工压力隧洞结构限裂设计研究现状

针对限裂设计为水工高压隧洞设计的核心问题,基于钢筋混凝土结构裂缝计算理论的研究现状,分析比较了衬砌结构的裂缝计算公式,并探讨了水工隧洞衬砌试验研究现状。结果表明,裂缝宽度计算理论并未取得共识,计算公式均有不足,不能完全满足衬砌结构设计的实际需求,还有待于进一步改进和完善。

水工隧洞钢筋混凝土衬砌限裂设计试验研究

针对限裂设计研究,国内首次采用真实水压力加载的室内大比尺水工隧洞模型,试验结果有效反映了围岩与内水外渗现象对衬砌结构的影响、克服了以往采用钢毂或气囊加载方式的不足,基于模型试验结果对现行隧洞规范裂缝计算公式参数进行了修正,并与原公式及有限元的计算结果进行了对比。结果表明,修正后公式计算结果与实际情况更吻合,可为获得更合理的裂缝计算公式提供借鉴。

圆形压力隧洞限裂配筋设计方法研究

为研究圆形压力隧洞衬砌合理的限裂设计方法,采用钢筋混凝土有限单元法对隧洞衬砌的受力特性进行分析,指出隧洞衬砌具有内力值随衬砌开裂区域增加而减小、配筋取决于裂缝宽度的限制要求而非承载力、规范中的裂缝宽度计算公式不适用等特性。通过对厚壁圆筒承载力计算公式的重新推导,指出该方法没有引入裂缝处环向钢筋应变最大值与环向钢筋在整个圆周内平均应变的比值ψ',使得钢筋面积计算值过小。鉴于隧洞衬砌的受力特性及没有合适的ψ'计算方法,建议取消厚壁圆筒公式,而采用钢筋混凝土有限单元法进行隧洞衬砌的配筋计算。对能由有限元计算直接求得裂缝宽度的衬砌,以裂缝宽度限值要求确定钢筋用量与布置;对不能由有限元计算直接求得裂缝宽度的衬砌,以限制钢筋应力来控制裂缝宽度,即以钢筋应力限值要求确定钢筋用量与布置。最后,通过较多的算例给出隧洞衬砌的钢筋应力限值,当保护层厚度为50mm时钢筋应力限值可取120MPa,当保护层厚度为100mm时钢筋应力限值可取100MPa。

城门洞型压力隧洞衬砌限裂配筋设计方法研究

以城门洞型无压隧洞改建为引水发电隧洞的限裂配筋设计方法为研究对象,综合分析衬砌开裂前后围岩–衬砌混凝土–钢筋的联合作用,建立起二维(平面应变问题)非线性有限元数值仿真分析模型,经分析得到运行期内水压力工况下衬砌中钢筋应力、衬砌混凝土拉应力、衬砌裂缝、裂缝宽度的分布规律、衬砌配筋设计结果,以及检修期外水压力工况下衬砌混凝土裂缝处的应力集中现象和衬砌配筋的验算结果。提出的衬砌限裂配筋设计方法较以往的方法考虑更多影响配筋结果的因素,使结果更符合水工压力隧洞的实际工况,对同类工程设计具有指导意义。

大型渡槽温控防裂技术及发展趋势

介绍南水北调工程大型渡槽在材料性质、结构设计、施工措施等方面温控防裂的基本经验;针对渡槽薄壁结构的特点,阐述短期温度应力和温湿耦合作用下渡槽的开裂机理;从温度监测、温度场实时仿真和预报、早龄期混凝土开裂风险预报、施工信息平台搭建、限裂设计下渡槽混凝土温控标准制定等方面探讨渡槽温控防裂的发展趋势。

马鹿塘水电站一期工程厂房蜗壳设计探索

马鹿塘水电站一、二期水头相差112 m,一期工程蜗壳钢筋混凝土结构采用与钢蜗壳联合受力的结构形式,而蜗壳最大设计水头又要按二期建成后的450 m设计,因此在一期设计水头运行时,蜗壳内的水压力小于保压值,则保证蜗壳运行稳定性是设计的难点;同时因蜗壳混凝土结构分担内水压力较大,仍按传统的抗裂设计配筋,钢筋用量太大,对保证蜗壳混凝土的质量难度大,这次蜗壳设计突破传统设计方法,采用按限裂设计配筋,最大限度的减少钢筋量用量,易保证混凝土浇筑质量。

浅谈混凝土构件结构设计

混凝土构件结构设计的合理性,决定混凝土构件的安全性和经济性。但是,对于相同的混凝土构件,采用不同的设计理论,可能得出不同的设计结果,工程投资也大相径庭。本文结合某工程排沙洞实例,对混凝土构件的结构设计进行浅要的分析交流。从而说明在设计中,必须本着严谨审慎的态度进行综合辩证的分析,才能最终确定比较安全、经济、合理、优化的设计方案。

涔天河水库扩建工程2#泄洪洞衬砌结构设计简介

涔天河水库扩建工程2#泄洪洞洞身尺寸12m×12.5m,施工期根据该隧洞地质条件、变形观测成果,确定隧洞临时支护设计参数。混凝土衬砌结构设计时根据隧洞地质条件及排水措施,对围岩压力、外水压力等荷载合理取值进行分析,采用传统结构力学方法对混凝土的衬砌厚度及配筋进行计算分析,进行不同衬砌厚度及配筋组合计算,选取较为经济合理的衬砌厚度和配筋组合。

水工隧洞建设的经验和教训(上)

本文对国内外水工隧洞建设的经验和教训进行了综述。上篇侧重于勘测设计 ,下篇侧重于施工。上篇内容共分 10个部分 :介绍了国内外 ,特别是我国水工隧洞建设现况及远景 ;论述了水工隧洞地质勘探的特点及某些新技术 ;讨论了各国关于确定有压水工隧洞埋深准则及其存在的问题 ;对衬砌外水荷载的理论进行了简要说明 ;论证了水工隧洞应力分析中水荷载增量理论 ;从我国 6次隧洞现场压水试验阐明水工隧洞衬砌裂缝的特点 ;以广州抽水蓄能电站工程经验为主线介绍了高内压大直径水工隧洞分岔洞钢筋混凝土衬砌的设计理论和经验 ;对各种类型钢筋混凝土预应力衬砌的类型及工程实践进行了简要叙述 ;介绍了我国在高流速水工隧洞设计方面的经验 ,特别是孔板和漩流 2种洞内消能方式 ;

广州抽水蓄能电站二期工程钢筋混凝土岔管高压渗水的处理及有关问题探讨

广州抽水蓄能电站二期工程(以下简称为广蓄二期)于1998年建成,在上游水道首次充水时,位于上游水道系统的钢筋混凝土岔管上方的排水探洞出现了的高压渗水,最大渗水量达31.78L/s。水道放空后,采用高压化学灌浆和回填高压钢筋混凝土岔管上方的排水探洞,对高压渗水进行了成功处理,目前电站已安全运行了约7年,高岔区的总渗水量一直稳定在2.3L/s。

考虑钢筋滑移效应的高压隧洞衬砌配筋计算方法

在高压水工隧洞混凝土衬砌限裂配筋计算中,为获得满足限裂要求又经济合理的配筋方案,基于三维损伤有限元,采用钢筋混凝土组合力学模式,引入混凝土弹性损伤模型,建立考虑钢筋滑移效应的应力迭代计算方法,根据水工隧洞衬砌限裂设计原则确定配筋计算流程。将此方法应用于鲁地拉水电站引水隧洞的配筋计算表明,钢筋应力及配筋面积与实际较为吻合。