高压水工隧洞钢筋混凝土衬砌裂缝开度计算方法评析Analysis on crack-opening calculation method for reinforced concrete lining of high pressure hydraulic tunnel
佘磊,王玉杰,曹瑞琅,李炎隆
摘要(Abstract):
针对在复杂工作条件下的高压水工隧洞衬砌裂缝宽度的计算问题,基于国内外现有主要裂缝计算方法理论基础,通过研究内水压力、隧洞半径、衬砌厚度、保护层厚度、围岩抗力、混凝土抗拉强度以及衬砌配筋率等参数对衬砌裂缝开裂特性和扩展规律的影响,结合某抽水蓄能电站高压水工隧洞工程案例,开展各裂缝计算方法的综合评析。结果表明:(1)对高压水工隧洞衬砌而言,衬砌裂缝宽度主要受内水压力、围岩抗力和钢筋应力参数的影响,其中内水压力的影响最为显著;(2)由于裂缝开展规律不同,基于一般混凝土构件建立的裂缝计算方法不适用于高压水工隧洞,并且计算结果明显与实际情况差别较大;(3)弹性地基梁方法对高压水工隧洞衬砌裂缝宽度计算较为合适。
关键词(KeyWords): 水工隧洞;衬砌;裂缝宽度;内水压力;适用性评价
基金项目(Foundation): 国家重点研发计划项目(2016YFC0401801);; 国家自然科学基金项目(51709282,51674058)
作者(Author): 佘磊,王玉杰,曹瑞琅,李炎隆
DOI: 10.13928/j.cnki.wrahe.2018.08.019
参考文献(References):
- [1]苏凯,伍鹤皋,周创兵.内水压力下水工隧洞衬砌与围岩承载特性研究[J].岩土力学,2010,31(8):2407-2412.
- [2]杜小凯,任青文,夏宁.高压引水隧洞若干问题的研究现状和存在的问题[J].水力发电,2007,33(6):65-68.
- [3]游志纯,刘婷,翟晓斌.浅谈引水隧洞混凝土衬砌裂缝及结构安全分析[J].四川水力发电,2017,36(2):83-85.
- [4]陈飞,赵勇,周建民.美国规范ACI 318的裂缝控制方法评析[J].建筑科学,2009,25(7):102-105.
- [5]TAYLOR A W.Performance Based Seismic Design of Reinforced Concrete Structures with ACI 318—14[C]//Structures Congress.2015:1380-1388.
- [6]丁旭柳,伍鹤,朱忠华.钢筋混凝土压力隧洞裂缝宽度计算方法的探讨[J].武汉大学学报(工学版),2001,34(2):24-27.
- [7]李扬,侯建国.美国混凝土结构设计规范ACI 318的裂缝控制设计方法浅析[J].武汉大学学报(工学版),2008,41(S1):61-64.
- [8]Institute A C.Building code requirements for structural concrete and commentary:ACI 318—11[S].Michigan:ACI Committee Institute,2011.
- [9]中华人民共和国水利部.水工混凝土结构设计规范:SL 191—2008[S].北京:中国水利水电出版社,2009.
- [10]钟建文,谷兆祺,彭守拙.高压隧洞衬砌设计配筋研究[J].水力发电学报,2007,26(2):42-46.
- [11]汪基伟,冷飞,蒋勇.圆形压力隧洞限裂配筋设计方法研究[J].土木工程学报,2011,44(10):143-148.
- [12]中华人民共和国水利部.水工隧洞设计规范:SL 279—2016[S].北京:中国水利水电出版社,2016.
- [13]BARRIS C,TORRES L,VILANOVA I,et al.Experimental study on crack width and crack spacing for Glass-FRP reinforced concrete beams[J].Engineering structures,2017,131:231-242.
- [14]沈威,徐世娘.水工压力隧洞结构限裂设计研究现状[J].水电能源科学,2010,28(3):84-87.
- [15]潘家铮.水工隧洞和调压室[M].北京:水利电力出版社,1990.
- [16]刘秀珍.关于圆形有压水工隧洞衬砌裂缝计算的探讨[J].水力发电,1983(12):39-46.
- [17]彭守拙.压力隧洞透水衬砌裂缝宽度计算方法探讨[J].水利水电科技进展,2009,29(3):46-48.
- [18]彭守拙,钟建文,谷兆祺.考虑隧洞充水过程的衬砌裂缝宽度计算[J].水利水电科技进展,2010,30(4):67-70.
- [19]SIMANJUNTAK T D Y F,MARENCE M,MYNETT A E,et al.Mechanical-hydraulic interaction in the lining cracking process of pressure tunnels[J].International journal on hydropower&dams,2013,20(3):48-54.
- [20]张巍,刘镇,戴北冰,等.压力隧洞钢筋混凝土衬砌开裂数值模拟研究[J].水电能源科学,2017,35(4):130-134.
- [21]周利,苏凯,周亚峰,等.高压水工隧洞透水衬砌渗流-应力-损伤耦合分析方法研究[J].水利学报,2018,49(3):313-322.
- [22]XU C,LI Y.Research for different crack width calculation methods of concrete-lined steel pressure pipe[J].Global Conference on mechanics&civil engineering,2017,81(1):012140.
- [23]李腾,苏凯,张智敏,等.高压水工隧洞透水衬砌设计与优化方法[J].岩石力学与工程学报,2017,36(a02):4047-4053.
- [24]杜毛毛.混凝土结构设计规范短期裂缝宽度计算比较[J].建筑结构,2017,47(24):72-75.
- [25]徐芝纶.弹性力学(上册)[M].北京:高等教育出版社,2006.