预应力钢衬钢筋混凝土坝后背管非线性分析

《预应力钢衬钢筋混凝土坝后背管非线性分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、第29卷第9期长江科学院院报V01．29No．92012年9月JournalofYangtzeRiverScientificResearchInstituteSep．2012DOI：10．3969／j．issn．1001—5485．2012．09．020预应力钢衬钢筋混凝土坝后背管非线性分析马文亮，王清云，张建华(华北水利水电学院土木与交通学院，郑州450011)摘要：以龙开口水电站为例，提出了预应力钢衬钢筋混凝土坝后背管结构的设计方案，并采用非线性有限元理论对背管结构进行了极限承载力分析。研究了坝后背管结构的应力分

2、布规律，并将预应力钢衬钢筋混凝土坝后背管与普通钢衬钢筋混凝土坝后背管进行对比分析。研究成果表明：预应力钢衬钢筋混凝土坝后背管结构具有节省投资、避免开裂、耐久性好等优点，是一种值得广泛应用和推广的压力管道结构形式。关键词：预应力钢衬钢筋混凝土；坝后背管；非线性理论；内水压力；应力分布中图分类号：TV332．3文献标志码：A文章编号：1001—5485(2012)09—0086—05坝后背管是坝后式水电站常采用的压力管道布松比=0．25，屈服强度。．=310MPa，割线弹性置形式，这种管道布置形式具有便于布置、不削弱坝模

3、量E：20GPa。考虑施工、温度变化和混凝土徐体、可分期施工加速进度等优点⋯。坝后背管是钢变等因素，钢管和混凝土管之问留有2．1mm的缝衬钢筋混凝土联合受力的压力管道，最早应用于原隙。苏联克拉斯诺亚尔斯克水电站¨2J。由于坝后背管1．2计算荷载结构的诸多优点，该种形式的压力管道在实际工程在对背管结构进行非线性有限元分析时，取斜中得到了广泛应用。从工程设计和实践来看，坝直段中部为计算断面。此断面的内水压力为60m后背管结构允许出现裂缝，但裂缝的宽度常常超过水头，考虑到40％的水击压力升高值，因此计算断规范规定的限值J。

4、这些裂缝在长期运行下会产面的设计内水压力为1．4×60=84m水头，即设计生诸多不利影响，导致钢筋锈蚀，加剧裂缝开展，危内压P=0．84MPa，最大内压P=1．02MPa。及管道的安全运行和使用寿命。预应力钢衬钢筋混1．3计算理论凝土坝后背管是针对普通背管在裂缝控制和耐久性采用非线性有限元理论分析龙开口水电站预应等方面的弱点而提出的一种结构形式，环向预应力力钢衬钢筋混凝土管，混凝土的本构关系采用技术近年来在坝后背管J、排沙洞等结构中逐渐Drucker—Prager屈服准则J，混凝土的破坏准则采用得到了应用，起到了良好

5、效果。下面将以龙开口水改进的William—Wamke五参数破坏准则。普通钢筋电站预应力钢衬钢筋混凝土坝后背管为例，采用非模拟采用整体式钢筋模型，可以通过定义各个方向线性理论，对预应力钢衬钢筋混凝土坝后背管进行的配筋率来模拟钢筋混凝土。预应力钢筋采用分离分析，研究该结构的受力特点。式钢筋模型，采用2结点杆单元模拟预应力钢筋。1．4计算模型在坝后背管斜直段切出2m长的管段进行计算1计算模型分析，其计算模型模拟范围见图1。对计算模型进1．1工程概况行单元划分时，钢衬采用4节点的壳体单元来模拟；龙开口水电站位于云南省鹤庆县

6、中江乡境内的混凝土管及坝体采用8节点的块体单元模拟；预应金沙江中游河段上，电站装机容量1800MW，挡水力钢绞线采用杆单元模拟。钢衬和混凝土管留有的建筑物为混凝土重力坝，采用坝后式厂房，装机5缝隙用弹簧单元连接，其单元划分如图2所示。台，供水方式为单管单机，坝后背管，背管内径1．5方案优选10m。钢筋为Ⅱ级，切线弹性模量E=200GPa，泊为了设计一个经济合理的预应力钢衬钢筋混凝收稿日期：2012—03—28；修回日期：2012—06—26基金项目：河南省教育厅自然科学基础研究计划项目(2010B560009)作者简

7、介：马文亮(1979一)，男，黑龙江宾县人，讲师，硕士，主要从事工程结构的计算与分析工作，(电话)13783528040(电子信箱)hljmwl@126．corn。第9期马文亮等预应力钢衬钢筋混凝土坝后背管非线性分析预应力钢衬钢筋混凝土坝后背管方案为：钢衬壁厚采用24mm，预应力钢绞线采用5@s15．2@500布置，混凝土管壁厚采用1．0m。1．6结构设计龙开口水电站预应力钢衬钢筋混凝土管设计方案环向配置受力钢筋和预应力钢绞线，环向配筋简图如图3所示。环向构造钢筋中~2@2oo图1计算模型模拟范围Fig．1Simul

8、ationrangeofthecalculationmodel90。I．．I单位：图3预应力混凝土管壁环向配筋简图Fig．3SketchofthecircumferentialreinforcementofprestressedRCpenstockwall1．7材料参数龙开口水电站预应力钢衬钢筋混凝土坝后背管采用钢衬壁厚24mm，材料为16Mn