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导流隧洞衬砌结构计算分析研究

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中 １号导 流洞进 口底 板 高程 １８３ ０ 出 口底 板 １．０ｍ，
高 程 １ １ ． ０ｍ。导流 洞运行 期 和封堵期 的水 头较 ０Ｏ ８
岩性 为 （ 一Ｓ ） 砂 质 、 质 板 岩 、 ａ Ｓ ＋ ｂ 的 ｂ的 泥 （ —ｓ Ｓ）
大， 特别 是 封 堵 期 导 流 洞 承 受 的 最 大 外 水 水 头 为
６ ２
杨静 安 ， 鑫平． 杨 导流 隧洞衬砌 结构 计算 分析研 究
文章编号 ：０ ６ ２ １ ２ １ ）３ ０ ２ ５ １０ － ６０（０ ２ Ｏ —０ ６—Ｏ
导 流 隧 洞 衬 砌 结 构 计 算 分 析 研 究
杨静安， 杨鑫平
（ 中国水 电顾 问集 团西北勘 测设计研 究院 ， 安 ７ ０ ６ ） 西 １０５
ｓｏ ｕ ｎ １ Ｃ ｒｅ ｔ ｉｎ ｔ ｎ ｅ． ｕ ｒ ｎｌ ｙ，ｓ ｈ ｍｅ ｒｒｉ ｏｃ ｍｅ ｔ ｒａ ｇ ｍｅ ｔｏ ｓ ｉｅ ｓｏ ｕ ｎ ｌ ｉ ｉｇ ｅ ｄ ｔ ｅ ｄ ｓ ｕ ｓ ｄ ｎｔ ｉ ａ ｅ ，ｃ ａ — ｃ ｅ ｓｆ ｅｎ ｒ ｅ ｎ ｒｎ ｅ ｎ ｆｍｏ ｔ ｖ ｒｉ ｎｔ ｎ ｅ ｌｎｎ ｓｎ ｅ ｂ ｉｃ ｓ ｅ ．Ｉ ｓｐ ｐ ｒ ｈ ｒ ｏ ｆ ａ ｄ ｏ ｈ ａ ｔｒ ｔ ｓ ｏ ｃ ｉｎ ｏ ｅ ｌ ｉ ｇｓｒ ｃｕ ｅｏ ｉｅｓｏ ｎ ｅ ｅａ ａｙ ｅ ｎ ｔ ｄ ｅ ．Ｔ ｅ ｓ ｄ ｎ ｉ ａｅ ｈ ｔ ｉｉ ｇ ｔｉｋ ｅ ｓａ ｄ ｒ ｉ － ｃｅ ｉ ｉ ｆａ ｔ ｆｔ ｉ ｎ ｔ ｔ ｒ ｆ ｖ ｒ ｉｎ ｔ ｎ ｌ ｎ ｌｚ ｄ ａ ｄ ｓｕ ｉｄ ｈ ｔ ｙｉ ｄ ｃ ｔ ｓｔａ ｎ ｎ ｃ ｎ ｓ ｎ ｅ ｎ ｓｃ ｏ ｈ ｎ ｕ ｄ ｕ ｒ ａ ｕ ｌ ｈ ｆｒ ｅ ｎ ｏ ｓ ｍｐ ｉｎ ｃ ｎ ｂ ｅ ｕ ｅ ｓ ｌ ｎ ｓ ａ ｖ ｎ ｅ ｅ ｉｎ ｃ ｎ ｅ ｔｉ ｐ ｌ ｄ ａ ｄ ｅｆｃ ｉｅ ｅ ｇ ｎ ｅｉ ｇ ｍｅ ｓ ｒ ｓ ａ ｅ ｔｋ ｎ ａ ｏ ｃ ｍｅ ｔｃ ｎ ｕ ｔ ａ ｅ ｒｄ ｃ ｄ ａ ｏ ｇ ａ ｄ ａ ｃ ｄ ｄ ｓｇ ｏ ｃ ｐ ｓ ａ ｐ ｉ ｎ ｆ ｔ ｎ ｉ ｅ ｒｎ ａ ｕ ｅ ｒ ａ ｅ ｓ ｏ ｅ ｅ ｖ
中 图分 类 号 ： Ｖ １ Ｔ ５２ 文 献 标 识 码 ： Ａ
Ｓ ｕｄ ｎ ｌｕ ａ ｉ ｎ ａ ｄ ａ ｙ ｉ ｆＬｉ ｉ ｇ Ｓｔｕｃ ｕ ｅ ｏ ｖ ｒ ｉ ｎ ｔ ｙ ｏ Ｃａ ｃ ｌ ｔｏ ｎ Ａｎ ｌ ｓｓｏ ｎ ｎ ｒ ｔ ｒ ｆＤｉ ｅ ｓｏ Ｔｕｎ ｌ ｎｅ
摘 要： 导流隧洞广泛应用于工程建设 中， 钢筋混凝土衬砌支护是导 流隧洞 的主要支护方式 。目前 ， 中国国内大部分
工程导流隧洞衬砌配筋方案值得商榷 。文章对导 流洞衬 砌结构的受力特点进行 了分 析研， 就能减小衬砌厚度和钢筋用量 。 关键 词： 导流隧洞 ； 围岩 ； 衬砌 ； 缝隙 ； 接触
ｍ） 为 计 算 研 究 的对 象 ， 面 尺 寸 采 用 １． 作 断 １ ５ｍｘ
１ ． ｍ 宽ｘ 的城 门洞形 ， ５５ （ 高） 顶拱中心角为 １０ ， １。衬
砌厚度 为 １ ０ｍ， 图 １— 。 ． 见 ３
１ ２ 计 算参 数 ． 导 ０ ３００ ＋ ０ ．０ ｍ桩号 围岩 属 Ⅲ 类 岩 石 ， 部分 大
９ ． ６ ０ｍ。 因此 ， 了研 究 导 流 洞 在运 行 期 和 封 堵期 为
中厚 ～厚 层 状 变 质 石 英 砂 岩 夹 砂 质 、 质 板 岩 及 泥 （ ；Ｓ ） 质 、 Ｐ一 ｂ 砂 泥质 板 岩 ， 层 产 状 为 Ｎ ０ 岩 Ｅ 。～Ｎ ７ Ｅ。
衬砌 结构 安全 与 围岩 稳 定 ， 在 此 基础 上 优 化 支 护 并 方案 和衬 砌配 筋设 计 ， 到结 构安全 、 济合理 的 目 达 经 的， 本文 运用 有 限元 软 件 Ａ Ｓ Ｓ ， 导 流 洞 衬 砌 Ｎ Ｙ Ｊ对 结 构进行 了有 限元 计算 分析 研究 。
ｗｅ１ ｌ．
Ｋｅ ｒ ｓ Ｄｉｅｓｏ ｎ ｅ ；ｓ ｒｏ ｎ ｉ ｇｒｃ ；ｌ ｉ ｇ ａ ｃ ｎａ ｔ ｙ ｗｏ ｄ ： ｖ ｒｉｎ ｔ ｎ ｌ ｕ ｒ ｕ ｄｎ ｏ ｋ ｉ ｎ ；ｇ ｐ； ｏ ｔｃ ｕ ｎ
某水 电站工程 为二等大 （ ） ２ 型工程 ， 挡水 、 泄
洪、 引水及 发 电等永 久性 主要建 筑物 为 ２级 建筑 物 ， 电站 初 期 导 流采 用 全 年 围 堰 挡水 、 ２条 初期 导 流洞 过流 宣泄 全年施 工 期设 计 洪水 的导 流方 案 ｌ ２。其 １１ －
１ 设 计 资 料 和计 算 参 数
１ １ 结构简 图 ．
本文 以导流 隧洞 的一个 特征 断面 （ ０ ３００ 导 ＋ ０ ．０
ＹＡＮ Ｊｎ － ｎ ＡＮＧ ｎ ｐｎ Ｇ ｉｇ ａ ，Ｙ Ｘｉ－ ｉｇ
（ ｙｒＣ ｉａＸｂｉ ｎｉｅｒ ｇＣ ｒｏａｏ ， ｉ ｎ ７０ ６ ， ｈｎ ） Ｈ ｄｏ ｈ ｉ ｇｎｅ ｎ ｏ ｒｔｎ Ｘ ＇ １０ ５ Ｃ ｉａ ｎ ｅＥ ｉ ｐ ｉ ａ
Ａｂｔ ｃ：Ｄｖｒ ｏ ｎｅ ｉｗｄｌ ａｐｉ ｎ ｎｅｉ ｏｓｕｔ ｎ ｅ ｆｒｅ ｏｃ ｔ ｌ ｉ ｅｍ ｉ ｓｐ ｏ ｏ ｅｏ ｄｖｒ ｓｒ ｔ ｉ ｓ ｎｔ ｎｌｓ ｉ ｙ ｐ ｌｄｉ ｅｇ ｅｒ ｇｃｎｔ ｃｏ ．Ｒ ｉ ｏｃｄｃｎｒ ｅ ｉ ｎ ｉ ｔ ａ ｕ ｐ￣ｍ ｄ ｆ ｉ － ａ ｅ ｉ ｕ ｅ ｅ ｎ ｉ ｎ ｒ ｉ ｎ ｅ ｎ ｇ ｓ ｈ ｎ ｅ

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压力隧洞衬砌计算方法

压力隧洞衬砌计算方法

压力隧洞衬砌计算方法李青麒　何其诚(武汉水利电力大学水电学院　武汉　430072)提 要本文介绍一种压力隧洞的衬砌计算方法,并利用该方法对某水电站压力斜井进行了计算分析。

该方法根据工程区域实测地应力资料回归拟合初始应力场,在此基础上模拟隧洞开挖、衬砌及衬砌与围岩间的初始缝隙,考虑在内水压力作用下衬砌与围岩联合作用,计算衬砌裂缝的分布,裂缝开展宽度及相应的配筋率等。

关键词　压力管道　钢衬钢筋混凝土结构　不衬砌隧洞　水力劈裂　围岩本文于1998年3月2日收到。

一、前　言通常引水式水电站在隧洞或调压室后面均接一压力管直达发电厂房,当此压力管道布置在地下时,则成为埋藏式钢衬钢筋混凝土结构。

在挪威、英、美等国,根据具体地质条件,有不少压力管道采用不作钢衬或完全不衬砌的压力隧洞结构形式。

设计中多采用从工程实践中所总结出来的经验公式,如挪威的经验公式、澳大利亚的雪山公式。

其理论依据主要是:对于地质条件好或较好的情况,当岩体中存在足够的初始应力,可以防止在内水压力作用下围岩发生水力劈裂,则可以单独由围岩承担内水压力作用。

我国曾有过一些隧洞和洞段根据工程经验和类比采用了不衬砌隧洞形式;近年来国外不衬砌压力隧洞的成功经验在国内引起了广泛的重视,并在几个地质条件相对优越的水电站中根据上述经验公式成功地设计了不衬砌高压隧洞,如广州抽水蓄能电站、天荒坪抽水蓄能电站等。

在地质条件好或比较好的情况下,采用不衬砌压力隧洞,可以节省压力管道投资、简化施工程序、缩短工期,无疑是比较先进的,会有广泛的前景。

但设计所依据的经验公式则有其局限性:首先,严格说来,防止内压下围岩劈裂的是隧洞开挖后的二次应力,在隧洞断面尺寸不大时,用初始应力代替尚可,而以上覆岩体厚度作为判据则是粗略的,主要在于经验公式无法反映地质条件的影响和围岩各主应力间的差异。

其次笼统地认为内水压力作用下,隧洞钢筋混凝土一旦开裂后,则衬砌成为完全的渗水结构,并丧失承载能力,仅起减糙作用也较粗略;工程实践证明,当衬砌裂缝开展宽度不大时(012～013mm 以下),将不会影响结构正常使用,不能等同于无衬砌隧洞。

006第六章隧道衬砌结构计算

006第六章隧道衬砌结构计算


2. 荷载的组合
对于一个特定的地下建筑结构，上述几种荷载不一定都存在， 也不可能同时作用在某衬砌上。设计中应根据实际可能出现的 情况进行荷载组合。 所谓荷载组合，即是将有可能同时作用在衬砌上的荷载进行编 组。并取其最不利者作为设计荷载、求得最危险截面中所产生 的最大内力值，作为选择截面时的依据。
3、围岩压力的简化计算图形
固端无铰拱为三次超静定，有三个多余未知力，即弯矩 X1 、轴向力X2 ：和剪力X3 。由于结构和荷载均对称，故X3 为零，同时可取半供为基本结构。
符号规定：图示未知力方向为正向，转角以拱脚截面向外 转为正，水平位移以向外移动为正。
二、非对称问题解
对非对称问题、需取全拱为基本结构，拱的内力及拱脚 变位的正负号规定与对称问题相同，计算简图与基本结 构如图9-8所示。


隧道衬砌除必须保证有足够的净空间外，还要 求有足够的强度，以保证在使用寿命内结构物 有可靠的安全性。显然，应该对不同形式的结 构用不同的方法进行强度计算。 目前，无论是初期支护材料还是永久支护材料 ，基本都是以混凝土材料为主。初期和二期的 支护系统基本是超静定结构，因此设计和计算 时多以超静定结构进行考虑，其中衬砌拱部结 构以结构力学中无铰拱理论计算，墙部和仰拱 结构以弹性地基梁理论计算。
ห้องสมุดไป่ตู้第六章 隧道衬砌结构计算
6.1 6.2 概述 隧道衬砌上的荷载与分类
6.3
6.4
半衬砌结构的设计与计算
曲墙式衬砌结构的设计与计算
6.5
直墙式衬砌的设计与计算
6.6 复合式衬砌结构的设计与计算 6.7 隧道门洞的简介
[4]徐干成，白洪才等，地下工程支护结构，中国水利水电出版社，2002
6.1 概述
水工输水隧洞二次衬砌结构温度应力的研究

水工输水隧洞二次衬砌结构温度应力的研究

水工输水隧洞二次衬砌结构温度应力的研究水工输水隧洞是水利工程中重要的输水通道，其结构的稳定性和安全性对于保障水利工程的正常运行至关重要。

而隧洞的二次衬砌结构是保证隧洞的强度和密封性的关键部分。

隧洞在不同的温度变化下，会产生温度应力，从而对二次衬砌结构的稳定性和安全性产生影响。

本文旨在研究水工输水隧洞二次衬砌结构在温度变化下的温度应力情况，并对其进行分析和评估。

首先，我们需要了解隧洞二次衬砌结构的组成和特点。

通常，隧洞二次衬砌结构由砂浆、钢筋和混凝土等材料组成，具有很高的强度和密封性。

在实际施工过程中，隧洞二次衬砌结构主要分为内衬砌和外衬砌两部分，内衬砌用于保护隧洞的内部墙面，而外衬砌则用于加固隧洞的外部结构。

然后，我们需要了解温度应力的概念和产生原因。

温度应力是由于物体受到温度变化而发生的应力变化。

对于水工输水隧洞来说，温度变化主要是由于环境温度和输水管道内水温的变化引起的。

在冬季，环境温度较低，而输水管道内的水温可能会较高；而在夏季，环境温度较高，而输水管道内的水温可能较低。

这种温度差异会引起隧洞二次衬砌结构内部的温度应力。

接下来，我们需要了解温度应力对隧洞二次衬砌结构的影响。

温度应力会使二次衬砌结构产生变形和开裂等问题，从而影响其稳定性和安全性。

一方面，由于温度应力的作用，二次衬砌结构可能会出现开裂，导致渗水和泄漏等问题，从而降低其密封性。

另一方面，温度应力还会引起二次衬砌结构的变形，从而影响其强度和稳定性。

因此，研究和评估温度应力对隧洞二次衬砌结构的影响具有重要的意义。

最后，我们需要探讨降低温度应力的方法和措施。

在实际工程中，可以采取一些措施来降低温度应力的产生。

首先，合理选择隧洞二次衬砌结构的材料，例如使用具有较小热膨胀系数的材料，可以减小温度应力的产生。

其次，可以在二次衬砌结构中设置变形缝，用于吸收和调节温度应力的作用。

此外，还可以通过合理的施工工艺和设备来控制温度应力的影响。

综上所述，水工输水隧洞二次衬砌结构的温度应力对于其稳定性和安全性有重要的影响。

基于边值法和有限单元法的隧洞衬砌结构计算

基于边值法和有限单元法的隧洞衬砌结构计算

基于边值法和有限单元法的隧洞衬砌结构计算
马子昌;张继勋;任旭华;张玉贤;王长生;陆嘉伟
【期刊名称】《水力发电》
【年(卷),期】2022(48)12
【摘要】边值法和有限单元法作为衬砌结构计算的2种主要方法,计算条件和计算结果存在差异。

以某引水隧洞为例,首先采用边值法对衬砌结构进行受力分析,得到衬砌结构的应力和位移,之后建立了围岩与衬砌的有限元模型,考虑围岩与衬砌联合承载,采用流固耦合分析,模拟开挖释荷渗流作用下结构的受力变形。

结果表明,2种方法计算的衬砌结构变形和内力的变化规律一致,采用有限单元法计算得到的内力值小于边值法;运行工况下,有限单元法计算的结构配筋量也小于边值法。

【总页数】6页(P52-56)
【作者】马子昌;张继勋;任旭华;张玉贤;王长生;陆嘉伟
【作者单位】河海大学水利水电学院;河南省水利厅西霞院水利枢纽输水及灌区工程建设管理局;上海市政工程设计研究总院(集团)有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】TV314
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软件的有限元法对框架结构计算结果的比较5.基于均匀设计-响应面-有限元法的软岩隧洞围岩与衬砌结构协同承载可靠性分析
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