张　帆,詹振彪,屈　洁

(中国电建集团西北勘测设计研究院有限公司,西安　710065 )



高压引水隧洞衬砌配筋简化算法

张帆,詹振彪,屈洁

(中国电建集团西北勘测设计研究院有限公司,西安710065 )

摘要：国外规范一般采用弹性力学方法进行引水隧洞衬砌结构设计，虽考虑了部分外水压力，但仍基于不透水衬砌设计，按照面力理论计算，这将会导致过高的配筋量。实际工程中，在高内水压力作用下，衬砌已发生开裂，运行期内水外渗，检修期外水也将沿着裂缝渗入洞内，采用面力理论已不能反映内外水的相互作用，更难真实地模拟隧洞与围岩介质中稳定的渗流场。文章采用开裂设计方法，通过考虑渗流作用，总结出一套适用于高水头电站衬砌非线性计算的简化算法。

关键词：弹性力学； 钢筋混凝土衬砌； 渗流场； 非线性计算

0前言

DL/T 5195—2004《水工隧洞设计规范》[1]中指出洞内压力水头不小于100 m的隧洞为高压隧洞，实际上，谷兆祺[2]认为，混凝土极限环向应变不能超过0.000 17，考虑衬砌受力不均匀、干缩、蠕变等因素后，允许的环向应变应不超过0.000 05，若采用C21混凝土，则混凝土极限拉应力仅为1.05 MPa，因此，当内水水头高于100 m时，即可发生开裂。

国外引水隧洞设计规范EM 1110—2-2901《Tunnels and Shafts in Rock》[3]通过施加弹簧单元，采用非线性接触模拟衬砌和围岩的相互作用，其基本原理仍是使用弹性力学方法[4-7]，计算混凝土和围岩的刚度比进而分配内水压力的。此方法难以真实反映混凝土开裂对于衬砌整体刚度的影响，当隧洞内水压力增大时，配筋量急剧增大，计算结果将与实际不相符。……