考慮混凝土受拉軟化特性的壩后背管結(jié)構(gòu)研究.pdf

1、壩后背管,又稱混凝土壩下游面鋼襯鋼筋混凝土壓力引水管道,近半個世紀以來有了很大發(fā)展,成為巨型和大型水電站工程中的主力管型。以往背管結(jié)構(gòu)分析中多不考慮混凝土開裂后的軟化特性,然而原型觀測資料表明背管外圍混凝土承載過程中表現(xiàn)出顯著的軟化特性,有必要進行考慮混凝土軟化特性的背管結(jié)構(gòu)研究,并探討混凝土軟化特性對背管承載性能影響;壩后背管工程實例外包混凝土,最大裂縫寬度已達限制值的2~7倍,裂縫呈多樣性和復(fù)雜性,嚴重地破壞了外包混凝土的整體性,鋼

2、筋銹蝕嚴重。如何從結(jié)構(gòu)上改進背管工程的問題,就擺在我們面前。本文在分析借鑒前人研究成果的基礎(chǔ)上,結(jié)合背管實際工程實例和模型試驗資料,研究混凝土拉伸軟化曲線對背管結(jié)構(gòu)的影響;在考慮混凝土拉伸軟化特性下,針對敷設(shè)傳力墊層措施,研究這種方法裂縫控制的工程應(yīng)用效果。具體做了以下幾方面的工作:
　　(l)研究壩后背管的工程應(yīng)用和現(xiàn)狀,并對壩后背管結(jié)構(gòu)裂縫、混凝土理論和軟化曲線的研究狀況及在背管有限元分析中的考慮現(xiàn)狀進行了闡述和總結(jié)。

3、　　(2)結(jié)合某工程實際和模型試驗資料,考慮混凝土材料拉伸軟化特性,選取兩種不同的混凝土線性軟化曲線,對背管結(jié)構(gòu)進行非線性有限元分析。研究在設(shè)計荷載下鋼材應(yīng)力和管周混凝土開裂,采用將非線性有限元分析和規(guī)范解析法相結(jié)合的方法,計算出結(jié)構(gòu)裂縫寬度,進行滿足結(jié)構(gòu)限裂要求的配筋優(yōu)化。同時做不考慮混凝土軟化特性的方案對比分析,研究混凝土軟化特性對背管配筋和管道混凝土開裂范圍、裂縫寬度、裂縫發(fā)展特性等開裂要素影響。
　　(3)研究壩后背管內(nèi)水