某水电站引水隧洞衬砌结构计算书

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1、目录1计算总说明11.1计算目的及要求11.2基本资料11.3计算原则和假定11.4材料参数21.5参考书目及资料22计算过程32.1围岩分担内压32.2按初拟配筋计算钢筋应力82.3按限裂标准复核钢筋应力92.4抗外压计算113计算成果及分析134附图13某水电站引水隧洞衬砌结构计算书第4页共25页引水隧洞衬砌结构计算书1计算总说明1.1计算目的及要求本算稿采用高压隧洞的透水衬砌方法（公式法）对某水电站引水隧洞进行内力和配筋计算，为施工详图设计阶段引水隧洞衬砌的施工图绘制提供合理的数据依据。1.2基本资料引水隧洞布置于XX河左岸，进水口至调压室引水隧洞长全长155

2、41.226m，为有压隧洞。引水隧洞建筑物为3级，结构安全级别为Ⅱ级。沿线山体雄厚，设计洞轴线与主要结构面呈较大角度相交，具备基本的地形地质条件，围岩类别以Ⅲ类为主，局部稳定性差，应及时采取支护措施；少部分洞段属Ⅱ类围岩，基本稳定，Ⅳ~Ⅴ类围岩不稳定。Ⅱ、Ⅲ1类围岩段，采用马蹄形断面(喷锚支护方式)，Ⅲ2、Ⅳ、Ⅴ类围岩段采用马蹄形或圆形断面（钢筋混凝土衬砌支护方式），本算稿仅针对钢筋混凝土衬砌支护段进行结构计算。围岩分类及参数详见附页互提资料单。1.3计算原则和假定高压隧洞的结构设计采用了透水衬砌方法进行计算，本工程采用公式法进行计算。公式法：考虑变形协调，计算圆形

3、断面在内水压力作用下围岩、混凝土、钢筋的应力和变形，以及混凝土裂缝开展宽度。充水过程：初次充水，内水压力达到一定程度后，高压隧洞衬砌体开裂，内水压力以渗透压力，即体积力的形式作用在混凝土衬体和围岩上，使混凝土衬体内、外水压的压差逐渐降低或趋于平衡，从而在钢筋混凝土上产生的应力都较小。衬砌计算原则：1）高压隧洞透水衬砌计算要求隧洞埋深满足挪威准则，且在地质围岩较差段外水满足渗流稳定。某水电站引水隧洞衬砌结构计算书第4页共25页2）对Ⅲ2、Ⅳ类围岩，可考虑围岩承受70％以上内水压力，对Ⅴ类围岩，可考虑围岩承受70％以内内水压力。3）高压固结灌浆除了加固围岩外，作用在混凝

4、土衬砌体上的有效预压应力取值为灌浆压力的15％。4）混凝土衬砌厚度受放空检修时外水压力控制，配筋受内压和裂缝限制开展宽度（可适当超过0.3mm）控制。1.4材料参数1）材料容重钢筋混凝土容重：25kN/m32）材料强度参数混凝土强度等级：C25；C25混凝土轴心抗压强度设计值：=11.9N/mm2C25混凝土轴心抗拉强度设计值：=1.27N/mm23）钢筋钢筋HPB300级：=270N/mm2钢筋HRB335级：=300N/mm2钢筋HRB400级：=360N/mm24）钢筋保护层厚=50mm1.5参考书目及资料某水电站引水发电系统纵剖面图（见附图1）《水工隧洞设计

5、规范》DL/T5195—2004中国电力出版社《水工建筑物荷载设计规范》DL/T5077-1997中国电力出版社叶冀.广蓄电站水工高压隧洞设计施工的若干问题[J].水力发电学报.1998.(2):38-49.《四川省XX河某水电站引水发电系统水力过渡过程计算与分析研究报告》2008.03某水电站引水隧洞衬砌结构计算书第4页共25页2计算过程2.1围岩分担内压首先根据某水电站引水隧洞不同洞段的围岩地质条件和衬砌支护参数选取计算断面，见表2.1-1引水隧洞计算断面参数列表。表2.1-1引水隧洞计算断面参数列表断面序号桩号围岩类别灌浆压力（MPa）衬砌厚度（mm）内径（m

6、m）内水压力（m）1引0+020～引0+158Ⅳ0.65001950392引0+158～引0+340Ⅳ0.64002350403引0+775～引0+934Ⅳ0.64002350454引1+200～引1+450Ⅳ0.74002350505引1+730～引1+820Ⅳ0.74002350536引2+955～引2+995Ⅴ0.85002350627引3+225～引3+245Ⅳ0.84002350648引3+245～引3+268Ⅴ0.85002250659引3+268～引3+360Ⅳ0.840023506510引3+570～引3+660Ⅳ0.840023506811引3+8

7、30～引3+900Ⅳ0.840023507012引3+950～引4+100Ⅳ0.940023507113引4+345～引4+406Ⅳ0.940023507414引4+410～引4+500Ⅳ0.940019507515引4+504～引4+781Ⅲ21.080019507716引4+919～引4+927Ⅲ11.080019507817引4+927～引4+937Ⅲ11.080019507818引4+937～引5+140Ⅲ11.180019508019引5+140～引5+160Ⅳ1.180019508020引5+160～引5+250Ⅲ1Ⅲ21.180019508121引