双泉水库溢洪道衬砌裂缝成因分析研究

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本文采用大型有限元软件ANSYS对河南省安阳县双泉水库溢洪道钢筋混凝土衬砌板进行了计算分析,研究了衬砌板裂缝产生的原因;通过不同工况条件下模拟分析,提出了双泉水库溢洪道钢筋混凝土衬砌裂缝产生主要是由于温差和混凝土收缩共同作用下基岩对衬砌板的约束变形过大,而伸缩缝间距过长所致。本文对双泉水库的水文、气象、地质、设计资料、施工条件以及裂缝开展状况进行了认真分析,通过对双泉水库溢洪道的实地勘察发现溢洪道边坡衬砌板的裂缝具有以下特点:1.裂缝出现位置主要集中于地质情况为石质段施工部位;2.裂缝多从衬砌板中部位置开裂;3.溢洪道左岸朝阳,裂缝较多;右岸背阴,裂缝较少。针对衬砌板裂缝的影响因素:如温度、混凝土收缩、混凝土徐变、配筋、基岩约束等内容做了系统分析。温度部分采用ANSYS温度分析模块模拟计算了裂缝出现时间夏季一天内衬砌板内外温差变化,得到温差幅值;混凝土收缩采用当量温差进行分析;混凝土徐变则应用等效模量法;基岩约束等其他影响因素则通过两种不同地基的六种工况条件模拟,对衬砌板的应力变化及裂缝开裂状况进行了计算分析。分析结果表明,地基为土坡的三种工况条件下的衬砌板均未开裂,而岩基上的衬砌板则有裂缝产生,其位置垂直于混凝土板长边方向,位于板中间区域,开裂后应力重分布,最大主应力集中于沿板长边方向的中间区域。随着温差的增大,板再次发生开裂,裂缝位于之前最大主应力出现的区域,衬砌板应力再次调整,其最大主应力位于板四个对角区域。模拟计算裂缝开展的部位与实际工程产生的裂缝位置相同,研究分析了双泉水库溢洪道钢筋混凝土衬砌板裂缝产生的真正原因。同时,根据工程实际情况,采用ANSYS模拟5米分缝板不同工况下的应力状况,说明减小衬砌板分缝间距是减少裂缝产生的一项有效工程措施。
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