设置软垫层坝后背管结构非线性分析探讨

坝下游面钢衬钢筋混凝土管道是近30年来应用最广的压力管道形式之一,其工作机理是允许外包混凝土开裂,但要限制裂缝宽度。以三峡水电站坝后背管为例,借助有限元软件ANSYS建立了设置软垫层坝后背管有限元模型,计算分析了设置软垫层坝后背管结构应力状态,并与结构模型试验对比。结果表明:坝后背管设置垫层能有效减小钢管向外围混凝土传递的内水压力,降低混凝土拉应力峰值,改善外围混凝土结构的应力状态,提高钢管的承载比。随着垫层弹模的降低、厚度的增大,这种效应更加明显。对设置软垫层的范围提出了优化建议。