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1、水工隧洞预应力衬砌结构的优化设计分析张旋,彭洋,徐凯(四川蜀禹水利水电工程设计有限公司,四川成都610000)摘要:在已建工程运行过程中,由于受到诸多不确定因素2无粘结环锚预应力衬砌结构的优化的影响,水工隧洞内部出现不同程度的混凝土衬砌开裂、渗2.1优化设计的基本思路漏等问题,对工程运行效益造成严重影响,这种情况下,则需优化设计思路从整体性来说,主要是对双排锚具槽的布在保证衬砌预应力水平不变的基础上,对水工隧洞预应力衬置位置进行优化,将其重新布置在衬砌结构的底部,这种布砌结构进行优化设计,以减少该类型结构对工程
2、后期投入运置方式的优点在于:可利用密实性更好的混凝土进行填实处行的影响。本文以无粘结环锚预应力衬砌结构为例,主要从理,实现对新旧混凝土之间的无缝衔接,确保锚固保护作用无粘结环锚预应力衬砌结构的特点入手,并结合实例对该结的充分发挥。构的优化设计进行分析,可为类似工程提供参考和借鉴。2.2无粘结环锚预应力衬砌结构的优化关键词:水工隧洞;预应力衬砌;优化设计1)无粘结环锚预应力衬砌结构计算。无粘结环锚预应中图分类号:TV554文献标志码:B力衬砌结构计算需借助现代软件技术,比如利用三维有限元文章编号:1672-401
3、1(2017)08-0086-02分析法对锚具预应力荷载的分布情况进行计算。具体操作DOI:10．3969/j．issn．1672-4011．2017．08．045步骤为:选择计算精准度高、符合结构特点的计算方法,所需0前言计算的内容包括加载面分布系数、预应力在特定状态下的损失情况等;而预应力荷载分布情况的计算首先需计算荷载的无粘结环锚预应力衬砌是一种新型的高压水工隧洞衬种类及特点,并针对原有受力作用下所施加的内水压力进行砌形式,目前已被广泛应用到各水库供水工程中。大量实践计算分析,包括均匀内水压力和无水头洞内
4、满水压力。表明,无粘结环锚预应力衬砌在实际应用中具有受力均匀、2)有限元模型的建立。在预应力荷载计算前,利用三维管理成本低、运行稳定等特点,但由于水库工程施工的特殊有限元分析法结合预应力衬砌结构特点建立相应的模型,并性,其在该领域中的应用仍存在低应力范围广、锚具槽应力在模型建立过程中考虑到预应力钢绞线在承载衬砌与隧洞状态不稳定等不足之处,为此需结合有关技术手段对该衬砌围岩上所起到的作用。在模拟衬砌混凝土的过程中,在确保结构进行优化设计,以确保衬砌预压应力的稳定性,提高锚混凝土各方向受力均匀的基础上,可采用建立坐
5、标位移的方具保护的可靠性。式对其进行三维模拟,具体内容为:利用分析软件对混凝土1无粘结环锚预应力衬砌的特点状态进行实时监测,并对其所涉及的节点进行标识,且每个节点的横向方向用x表示、纵向方向用y表示、位移方向用z1)预应力的增加。在施加预应力控制过程中,混凝土衬表示,经过对这些节点单元的模拟处理,混凝土的抗变能力、砌结构由于受到外界荷载压力的影响会出现不同程度的变[2]应力分布状况等均有所提升。形问题及围岩的弹性压缩、塑性变形等;在将水压力完全消由于衬砌结构围岩与混凝土是一个共同抵抗外界荷载除后,在保证注水压力
6、值不变的情况下,可采用膨胀型水泥的整体,基于这一特点,可采用三维实体单元SOLID45进行逐渐将预应力提升至标准值,且水泥处于终凝状态后,由于模拟,具体计算方法为:通过确定围岩长度、宽度和厚度来明受到变形或压缩问题而受损的预应力会在这一过程中得到确需要建立的模型范围,由于预应力荷载的主要作用力是指补偿。向衬砌断面圆心的,而围岩主要起到稳固衬砌结构的作用,2)双层防渗结构。在全部荷载最不利组合的作用下,衬这种情况下,围岩厚度、长度和宽度是不受衬砌受力不均匀砌结构内侧边缘不会出现环向拉应力,则由于混凝土开裂而影响的
7、;而模型范围的确定需从混凝土的现浇状态和约束力造成隧洞内部渗漏的问题也不会出现;预应力衬砌结构在一分布情况这两个方面入手:一方面由于围岩侧面主要采用连定程度上发挥着双层防渗作用,在确保结构预应力保持在最杆进行约束,故围岩下部是与地下固定在一起的,稳固性较小值的情况下,其环向可消除拉应力,可见该结构层内的压强;另一方面现浇状态下混凝土的连杆稳固作用是由计算模应力值是可靠的。型来决定的。3)受力特点。水工隧洞预应力衬砌结构受力特点可分无粘结环锚预应力结构在经过优化后,可得出以下结为两个方面:一是衬砌结构未出现任何变
8、形或压缩等问题所论:一是从衬砌结构的整体性出发,单、双排锚具槽形式的最处的受力状态,这种受力状态整体较为稳定、可控性较强;二小预应力出现位置是一致的,唯一不同的是单、双排锚具槽是在内水压力作用的影响下,衬砌结构的优化不同于原有的形式的最大环向应力分别处于衬砌结构外侧和内侧;二是从[1]受力状态,其需对其不同阶段所处的受力状态进行验算。预应力分布情况来说,单、双排锚具槽形式所建立的预应力
