《表3 3种工况下衬砌应力极值》

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《SDCAD4.0在水工隧洞衬砌内力与配筋计算中的应用》

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kPa

在运行期持久工况和检修工况，顶拱基本无拉应力，均受压应力，但在边墙、底板及边墙与底板交界处均出现较大的拉应力和压应力，施工工况由于灌浆压力的出现，在顶拱出现了拉应力。由σ=FN/A±My/I（FN为截面轴力，kN；A为衬砌单位长度截面面积，m2；My为截面弯矩，kN·m；I为轴惯性矩，m4）计算结构应力，计算结果见表3。由表3可知：(1）运行期持久工况。边墙最大拉应力为762kPa，小于混凝土设计抗拉强度1 270kPa[6]，最大压应力为2 197kPa，小于混凝土设计抗压强度11 900kPa；底板跨中的最大拉应力为2 278kPa，大于混凝土设计抗拉强度1 270kPa，最大压应力为3 294kPa，小于混凝土设计抗压强度11 900kPa；边墙与底板交接处的最大拉压应力更大，为3 175kPa，最大压应力为4 408kPa。由此可知，在边墙和底板交接处的应力一般不能满足要求，应采取一定的工程措施，应在边墙和地板之间设置结构缝；（2）检修工况及施工工况。应力情况与运行期持久工况相似，但检修工况较运行持久工况大，这也说明外水头折减系数愈大，隧洞衬砌结构所承受的应力愈大，衬砌的结构内力主要由外水压力控制，采取的工程措施与运行期持久工况相同；（3）施工工况。在灌浆压力作用下，隧洞圆拱顶部出现了拉应力，拉应力为961kPa，同时在边墙、底板及边墙与底板交接处的应力均大于运行期持久工况、检修工况，因此施工工况在隧洞配筋中起决定性作用。