基于觀測數(shù)據(jù)的環(huán)錨預(yù)應(yīng)力混凝土襯砌應(yīng)力狀態(tài)分析.pdf

1、黃河小浪底排沙洞是我國首條采用無粘結(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，這種新型結(jié)構(gòu)比傳統(tǒng)有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土襯砌具有施工簡單，且同樣抗?jié)B防裂效果好的特點。在施工階段，小浪底排沙洞埋設(shè)了混凝土應(yīng)變計、鋼筋計、無應(yīng)力計、錨索測力計、測縫計、多點位移計、滲壓計等160只觀測儀器。小浪底排沙洞從1998年3月施工，1999年6月達(dá)到全部運行條件，使用至今已十余年。在這期間，埋設(shè)的觀測儀器采集了大量的觀測數(shù)據(jù)。本文結(jié)合小浪底排沙洞工程

2、，對錨索張拉階段的預(yù)應(yīng)力效果和混凝土的徐變以及運行階段的溫度和內(nèi)水壓力變化對混凝土襯砌的影響進(jìn)行了研究。
　　 錨索張拉階段通過合理的建立錨索張拉程序和數(shù)據(jù)采集制度，將混凝土的彈性應(yīng)變、混凝土的徐變、預(yù)應(yīng)力損失造成的應(yīng)變從實測總應(yīng)變分離出來，從而分析混凝土中建立的預(yù)壓應(yīng)力。運行階段通過對觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)理統(tǒng)計得到溫度和內(nèi)水壓變化對混凝土襯砌的影響。
　　 研究結(jié)果表明：
　　 (1)錨索張拉階段，混凝土應(yīng)變計測得的

3、總應(yīng)變中，混凝土的徐變占彈性應(yīng)變的20％～30％，所以在分析預(yù)應(yīng)力效果時，不能直接使用混凝土應(yīng)變計的測量數(shù)據(jù)。
　　 (2)混凝土的徐變變化近似的與應(yīng)力和持荷時間成正比，即ε=aσt。但分析結(jié)果顯示其中系數(shù)α不是一個常數(shù)，而是與應(yīng)力狀態(tài)和約束條件有關(guān)的一個變量。
　　 (3)錨索張拉完畢后，除錨具槽處以外，混凝土襯砌中建立了較為均勻的預(yù)壓應(yīng)力。澆筑塊端部的預(yù)應(yīng)力平均值為-8MPa，中部的平均值為-6.7MPa。相比較而言

4、，澆筑塊中部建立的預(yù)壓應(yīng)力比澆筑塊端部建立的預(yù)壓應(yīng)力更為均勻。
　　 (4)在排沙洞運行期間，混凝土中的壓應(yīng)變和溫度壓應(yīng)力隨著溫度的升高而增加，隨著溫度的降低而減小。此規(guī)律在澆筑塊的端部和襯砌的內(nèi)側(cè)更為明顯。在分析時間段內(nèi)，混凝土襯砌產(chǎn)生了最大-2.57MPa的溫度應(yīng)力，所以應(yīng)對溫度變化對結(jié)構(gòu)的影響有足夠的重視。
　　 (5)在排沙洞運行期間，混凝土中的壓應(yīng)變隨著水頭的增高而減小，隨著水頭的減小而增高。水頭變化對混凝土襯