南水北调穿黄隧洞内衬预应力锚索应力应变试验研究.pdf

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1、第27卷第4期长江科学院院报Vo1．27No．42010年4月JournalofYangtzeRiverScientificResearchInstituteApr．2010文章编号：1001—5485(2010)04—0061—05南水北调穿黄隧洞内衬预应力锚索应力应变试验研究姜小兰，吴浪，孙绍文，张小伟(1．长江科学院水利部岩土力学与工程重点实验实，武汉430010；2．武警水电第六支队，湖北宜昌443133)摘要：南水北调中线穿黄隧洞内衬张拉，采用弧形垫座将内衬预应力锚索导出预留槽，只用一台千斤顶实现无台座张拉，这在盾构隧

2、洞工程中属首次应用，结构创新、工艺复杂可借鉴的资料较少。为了验证结构设计的合理性和可靠性，完善施工工艺，确保在隧洞衬砌中成功应用，通过穿黄隧洞衬砌1：1仿真模型试验，对内衬钢绞线在张拉过程中应变规律、应力损失、锚束之间的相互影响及锚索与波纹管间的摩阻系数等要素进行研究分析。试验结果显示张拉锚固端应力总损失(包括锚具损失和锚索回缩损失)小于35％；锚具锁定后最大应力为1044．25MPa；预应力锚索张拉对相邻锚索的影响较小；锚索与管道间的摩阻系数在规范范围内。关键词：穿黄隧洞；环锚预应力；锚索应力应变；摩阻系数中图分类号：TV32

3、1文献标识码：A南水北调穿黄隧洞工程是南水北调中线的关键台千斤顶实现无台座张拉，在盾构隧洞工程中属首工程，也是我国穿越大江大河规模最大的输水隧洞，次应用，结构创新、工艺先进。环形后张预应力混凝被称为南水北调的“咽喉工程”。两条平行引水穿土衬砌技术在国外早在2O世纪70年代已得到广泛黄隧洞是整个穿黄工程最引人瞩目的控制性建筑应用。但在地下圆形洞室中应用是一个新的技术领物，每条隧洞总长4250ITI，单洞内直径为71TI，外直域，目前在我国还处于探索和发展阶段。为了验证径为8．7In⋯，穿黄工程由南北岸明渠、南岸退水建结构设计的合理

4、性和可靠性，完善施工工艺，对穿黄筑物、进口建筑物、邙山隧洞段、穿黄隧洞段、出口建隧洞衬砌进行1：1仿真模型试验研究。本次测试工筑物、北岸新老蟒河渠道倒虹吸、南北岸跨渠建筑物作主要对内衬钢绞线在张拉过程中应力应变规律、和南岸孤柏嘴控导工程等组成。穿黄工程是南水北应力损失、锚束之间的相互影响及锚索与波纹管间调中线工程的关键工程，预应力环锚在国内用于水的摩阻系数等进行测量。电工程实例较少，可借鉴的资料为数不多。本课题通过穿黄隧洞衬砌1：1模型试验，较真实地模拟隧2模型试验研究洞受力条件、施工工艺，通过预应力张拉实地监测，揭示工作性态，

5、为新技术成功应用和确保工程安全2．1试验测试内容顺利实施，提供试验依据。模型照片见图1，锚具槽分布图见图2。内衬预应力环张拉钢绞线弹性模量为198GPa，混凝土1模型试验基本概况穿黄隧洞采用双层衬砌，外衬为拼接式钢筋混凝土管片结构，混凝土强度等级为C50，厚度40cm；内衬为现浇预应力混凝土结构，混凝土强度等级为C40，厚度45cm；内、外衬由弹性防、排水垫衬分隔，且分别独立工作¨。内衬预应力采用环锚(HM)预应力系统，采用有粘结钢绞线，单束锚索由12根钢绞线集束组成，下料长度为26Ill。锚索沿轴向间距图1模型现场施工Fig．

6、1Modelofconstructionatsite40cm，借助弧形垫座将锚索导出预留槽外，只用一收稿日期：2009-07-03；修回日期：2010-01-23基金项目：国家十一五科技支撑计划项目(2006BAB04A11)作者简介：姜小兰(1964-)，女，湖北鄂州人，高级工程师，主要从事水工结构模型试验研究工作，(~)02782829737(6~)jiangx1668@163．com。62长江科学院院报J—I4／l54)J’4U36UU。32J2U26●22623‘8)烈王__E三；}-5．15_45．5——、；m-§．．

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8、_～§羹-单位：mm图2锚具槽分布及钢绞线应变测位布置展视图Fig．2Exhibitingviewthe

9、distributionofanchorsslotandsteelstrandlocationiayou~ofstrain-measuring(unitinmil1)标号为C40，模型纵向长为9．6m，共24束锚索，每一束由l2根钢绞线集束而成，每根钢绞线由7根