小浪底無粘結(jié)環(huán)錨預(yù)應(yīng)力混凝土襯砌結(jié)構(gòu)應(yīng)力狀態(tài)及安全評價分析.pdf

1、無粘結(jié)環(huán)錨預(yù)應(yīng)力混凝土襯砌結(jié)構(gòu)是應(yīng)用在水工隧洞中的一種新型結(jié)構(gòu)形式，該結(jié)構(gòu)主要適用于襯砌圍巖地質(zhì)條件較差，襯砌中的水壓力較大，以及襯砌產(chǎn)生開裂之后水滲入圍巖導(dǎo)致周圍建筑物失穩(wěn)的水工隧洞結(jié)構(gòu)中。作為一種新型的結(jié)構(gòu)形式，無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土襯砌具有其特殊的優(yōu)點(diǎn)：襯砌中鋼絞線采用雙圈環(huán)繞的形式，使襯砌中的壓應(yīng)力分布更加均勻，錨索的沿程預(yù)應(yīng)力損失更小，與有粘結(jié)襯砌相比有效預(yù)壓應(yīng)力增大，因此襯砌的厚度可以適當(dāng)減小，這樣就能夠節(jié)省材料，減小開挖量，降

2、低施工的難度和工程造價，有效的加快施工進(jìn)度。鑒于無粘結(jié)環(huán)錨預(yù)應(yīng)力混凝土襯砌具有的優(yōu)勢，這種結(jié)構(gòu)在我國水工隧洞中有著廣闊的應(yīng)用前景。黃河小浪底排沙洞是我國第一例采用無粘結(jié)雙圈環(huán)繞預(yù)應(yīng)力混凝土襯砌這種結(jié)構(gòu)形式的水工隧洞。
　　在施工階段，小浪底排沙洞中埋設(shè)了混凝土應(yīng)變計(jì)、鋼筋計(jì)、無應(yīng)力計(jì)、錨索測力計(jì)、滲壓計(jì)和測縫計(jì)等154支觀測儀器。小浪底排沙洞從1997年施工，1999年投入運(yùn)行，使用至今已十幾年。在此期間，排沙洞經(jīng)歷了各種設(shè)計(jì)工況

3、的考驗(yàn)。工程中所埋設(shè)的觀測儀器積累了數(shù)萬組觀測數(shù)據(jù)。本文對這些采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行了系統(tǒng)的整理分析，以了解小浪底工程排沙洞在施工與運(yùn)行過程中混凝土襯砌應(yīng)力、應(yīng)變發(fā)展變化的規(guī)律，從而判斷結(jié)構(gòu)是否合理和安全。
　　本文應(yīng)用ANSYS有限元分析軟件對小浪底排沙洞進(jìn)行建模分析，分別對錨索張拉階段的施工期和加水壓后的運(yùn)行期的襯砌應(yīng)力狀態(tài)進(jìn)行分析，并將結(jié)果與監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，看出兩者具有很好的一致性。結(jié)果表明，在整個襯砌結(jié)構(gòu)中，錨具槽部位的受力狀態(tài)

4、是最復(fù)雜的，最大最小環(huán)向應(yīng)力均出現(xiàn)在錨具槽附近，軸向和徑向還出現(xiàn)了較小的拉應(yīng)力。
　　針對在小浪底排沙洞襯砌施工和運(yùn)行過程中暴露出的問題，尤其是錨具槽部位的漏油等現(xiàn)象，本文對小浪底排沙洞環(huán)錨預(yù)應(yīng)力混凝土襯砌的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案、預(yù)應(yīng)力筋的布置以及錨具槽的布置等內(nèi)容進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，并采用有限元軟件模擬分析。研究結(jié)果表明：優(yōu)化后的結(jié)構(gòu)薄弱區(qū)范圍明顯減小，錨具槽附近的應(yīng)力分布更均勻，具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益，對于今后的工程具有一定的參考價值。