某泄洪洞混凝土衬砌内力计算和截面设计.pdfVIP

第47卷第19期山西建筑Vol.47No.19

・4・2021年10月SHANXIARCHITECTUREOct.2021

DOI：19.19719/j.ccki.1009-6822.4021.19.402

某泄洪洞混凝土衬砌内力计算和截面设计★

李璐璐9王畅1李守巨2

(•大连海阳渔业工程规划设计研究有限公司，辽宁大连116024；2.大连理工大学工程力学系，辽宁大连116024)

摘要:根据隧洞围岩和混凝土衬砌的基本力学特性，采用有限元方法模拟计算混凝土衬砌的内力分布特性。计算结果表明，在

弯矩和轴力共同作用下，在隧洞顶板跨中和底板的跨中以及直墙大部分，混凝土衬砌内表面为受拉状态;而在拱肩和直墙与底板

相交的拐角，混凝土衬砌内表面为受压状态。有限元数值模拟结果表明，随着岩层弹性模量的降低，隧洞混凝土衬砌弯矩最大值

增加。混凝土衬砌配筋设计结果表明，拱顶和直墙的大部分可以按照构造配筋;拱肩和直墙与底板相交的拐角需要计算配筋。

关键词:泄洪洞;衬砌；内力；有限元；配筋设计

中图分类号:U451.4文献标识码:A文章编号:190/-6225(2221)19-6004-67

1概述有限元模型为平面应变，计算宽度1m。为了能够分析岩

体的弹塑性区域分布特性，采用APDL语言定义如下隧洞

在水利、水电和矿山工程建设中,经常会遇到泄洪洞及

围岩为二维实体单元类型(ANSYS19.0版本已经不再支持

其衬砌结构的设计和施工问题。泄洪洞承担着汛期排水作

该种类型的单元,GUI无法定义该种单元及其属性,只能通

用，经常开挖在岩体内,隧洞混凝土衬砌除了承担岩体的自

过APDL完成)：ET,1,PLANE22!定义隧洞周围岩石单元

重荷载之外，往往还需要承担隧洞内部水压力和外部水压

为二维实体单元。KEYOPT,1,3,2!定义隧洞周围岩石单

力以及灌浆压力的作用。水工隧洞的支护和衬砌包括施工

元为平面应变类型。同样，采用APDL语言定义如下的二

期的临时支护和永久衬砌。临时支护的形式包括:锚杆支

维梁单元类型:ET,2,BEAM3!定义隧洞混凝土衬砌为平

护、锚喷支护与钢筋混凝土支护。隧洞的永久衬砌经常采

面梁单元。R,2,0.4,0.4x0.4x0.4/12,0.4!定义梁单元

用钢筋混凝土支护形式。邱培采用数值计算方法研究了盾

的实常数，面积，惯性矩,高度。根据水工混凝土结构设计

构隧道管片内力特性，并分析了管片配筋计算问题⑴。管

规范，取围岩压力作用于混凝土衬砌荷载分项系数为

志保分析了无压隧洞的衬砌荷载组合问题和内力分布特

1.22⑺，在有限元计算衬砌内力时，因此，取重力加速度

性2。周辉考虑围岩与衬砌相互作用，研究了混凝土衬砌

/二1.22x9.8二11.76ms2,实现了荷载分项系数为1.22

的应力分布特性和配筋问题⑶。任旭华进行了不同防渗工