无粘结预应力混凝土压力隧洞的设计研究

发布时间：2020-07-13 19:13

【摘要】：本文通过辽宁省大伙房水库输水二期工程浅埋段压力隧洞的设计实例,提出了运用无粘结预应力环锚技术解决浅埋深、围岩破碎洞段压力隧洞的衬砌抗裂问题。本文对大伙房水库输水二期工程浅埋压力隧洞五个典型断面进行了有限元分析,采用的无粘结预应力方案均能满足各种设计工况的要求。确定的方案经济合理、技术可行、施工方便、结构安全,完全可以满足这些洞段的复杂围岩条件和长期运行的要求。本文共进行了以下工作: (1)通过调研,确定采用无粘结预应力混凝土衬砌方案。主要是调查国内外类似工程的预应力混凝土衬砌的应用、发展状况,研究本工程采用无粘结预应力混凝土衬砌的适用性。 (2)采用有限元分析软件ANSYS,分别对无粘结预应力衬砌方案的预应力钢绞线和钢筋混凝土衬砌单独建模,预应力钢绞线的单元节点与钢筋混凝土单元间通过约束方程法建立起相互作用的关系,分析钢绞线和钢筋混凝土衬砌的应力和变形,计算结果表明确认采用的设计参数能够满足规范要求。 (3)通过研究解决后张法预应力环锚的关键技术,包括衬砌及锚固槽混凝土配比、锚具及防腐系统、超挖处理和环缝止水等专题的研究,确定保障后张法预应力方案可靠性的措施,为设计方案提供有价值的建议。无粘结预应力衬砌技术在国内90年代还鲜有应用,它在小浪底泄洪排砂洞中的提出和成功应用成为国内首创,填补了国内空白。本设计充分吸收了小浪底工程和近年来其它应用环锚技术的工程设计成果,对解决大伙房水库输水二期工程浅埋复杂地质洞段衬砌设计难题起到了关键的作用。
【学位授予单位】：河海大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2006
【分类号】：TV672.1
【图文】：

无粘结预应力,钢绞线,支撑方式,单位

改造工程研究成果，对锚固支撑方式初步选取管体上部外槽口环锚支撑、管体管体下部对锚支承两种方式进行分析，最终选择管体下部对锚支撑方式，钢绞线锚固端与张拉端曲线段的包角为380“，另加两段直线段。预应力钢绞线布置如图3.4所示。采用管体下部对锚支撑方式与上部外槽口环锚支撑方式相比，具有以下优点:()l正常运行阶段管壁混凝土环向应力分布均匀，预应力钢绞线束用量较少。(2)随着覆土厚度的增加。上部外槽口环锚支撑方式的管道应力分布不均匀性显著增大，预应力钢筋束用量也增大;而下部对锚支撑方式则应力分布比较均匀，预应力筋束用量也较少。(3)下部对锚支撑方式所需的预应力钢绞线束数量较上部外槽口环锚支撑方式减少约25%，锚具数量显著减少，管道整体受力更均匀、有效，工程造价低，经济效益好。

双圈,单层,预应力衬砌,平面有限元

单层双圈双层双圈

曲线,预应力衬砌

衬砌混凝土图4.2典型断面5预应力衬砌及预应力钢绞线和钢筋混凝土衬砌分别单对混凝土的作用，使得有限元模型能够更真应力钢绞线的单元节点与钢筋混凝土单元间系，即通过点(混凝土单元上的一个节点)由度祸合来实现的。该方法在考虑曲线力筋外荷载作用下的应力增量，可较为真实准确进行有限元分析时，预应力筋束对混凝土计算中考虑了混凝土和预应力钢筋在外荷载在外荷载作用下的应力增量，使得预应力的考虑普通钢筋对结构刚度的影响，混凝

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