龙 开 口水 电站 采 取 钢 衬 钢 筋 混 凝 土 坝后 背 管 的 结 构 形 式 。 应 用 非 线 性 有 限 元 理 论 ，分 析 得 到 了该 坝 后 背 管 结构 的承 载规 律 ，研 究 了钢 衬 和 外 包钢 筋 混 凝 土 的 应 力 、位 移 分 布 规 律 ，以及 钢 衬 的 承 载 比例 。 分 析 结 果 表明 ，随着 内水压力增加 ，钢 管承载比例 系数经历 了减 小、增加 、再 减 小的过 程 ；在设 计水 头作 用下 ，坝后 背管 结 构 安 全 系数 满足 设 计 要 求 。钢 衬 钢 筋 混 凝 土 坝 后 背 管是 一种 经 济 、安 全 、合 理 的 结 构 形 式 ，应 用 前 景 广 阔 。 关 键 词 ：坝后 背 管 ；非 线性 有 限 元 ；联 合 承 栽 ；承 载 比例 ；龙 开 口水 电站 中 图 法 分 类 号 ：TV642 文 献 标 志 码 ：A l 工程概 况 龙 开 口水 电站位 于 云南 省鹤 庆县 中江 乡境 内的金 沙 江 中游河 段上 ，是 规 划 中金 沙 江 中游 河 段 8个 梯 级 电站 的第 6级 电站 ，上 接金 安 桥水 电站 ，下邻 鲁地 拉 水 电站 。电站装 机 容量 1800MW ，挡水 建筑 物为 混凝 土 重力 坝 ，采用 坝后 式 厂 房 ，装 机 5台 ，供 水 方 式 为单 管 单 机 ，坝 后背 管 。引水 压力 钢 管斜 直段 采用 坝后 背管 ， 倾 角 与 下 游 坝 面 相 同 ，坡 度 为 1：0．75，坝 后 背 管采 用 钢 衬 钢筋 混凝 土 压力 管 道 结 构 形 式 ，这 是 一 种按 钢衬 与钢筋 混 凝土 联合 承载 设计 的复合 型结 构 ¨ 。本 文 应 用 非线 性计 算 理论 ，对 龙 开 口水 电站 钢 衬 钢 筋 混凝 土坝后 背 管联 合 承载性 能 进行 了分 析 。 2 计算理论 2．1 混 凝 土 的本 构 关 系 计 算 中使 用 弹塑性 本 构关 系来 描述 混凝 土受 拉 时 的应力 应 变 关 系 。采用 Drucker—Prager屈 服 准则 ，其 塑 性 流动 为关 联 流动 ，混 凝 土 单 轴 受压 时 的应 力 一应 变 关 系采 用 Saenz提 出 的公式 ： 式 中 ， 为初 始 弹性 模 量 ；E = 。／6。为 应 力 达 到峰 值 时 的割 线 弹 性 模 量 ； 。、。分 别 为 应 力 达 到峰 值 时 的应 力 、应变 。 2．2 混 凝 土 破 坏 准 则 混 凝 土 的破 坏 准则采 用 改进 的 William —Warnke 五 参数 破坏 准则 ，计 算 时 需 要 以下 几 个 参 数来 加 以定 义 ：单 轴受 拉 强 度 ，单 轴 受 压 强 度 ，双 向受 压 强 度 厶 ，以及 在某 一 围压 or：下 的单 向受 压强度 和双 向受 压 强度 。在计 算 中 ，判 断应力 是 否达 到破坏 准则 的依 据 为 一S≥ 0，其 中 ，F 为应 力 组 合 ，S为 William 一 ) Warnke破坏 面。 2．3 压 碎 与 开 裂 模 拟 在 非线性 分 析 时 ，当应 力组 合 达到破 坏面 ，则单 元 进 入压 碎或 开裂 状 态 。如 果 在 单 轴 、双 轴 或三 轴 压 力 作 用下 ，某个 积 分点 上 的材料失 效 了 ，就 意味着 这个 点 上 的材 料压 碎 了 ，单 元 进 入 压 碎 状 态 ，则 单 元 刚度 为 零 ，且应 力完 全 释放 。通 过修正 的应 力 一应 变关 系 ，引 入 垂直 于裂 缝表 面方 向上 的一 个缺 陷平 面来表示 在某 个 积分 点上 出现 了裂 缝 。 当裂 缝 张开 ，后 继 荷载 使 裂 缝 表面 产生 滑动 或剪 切 时 ，引入 一个 剪 切 力 传递 系数 来 模 拟剪 切力 的损 失 。当裂缝 闭合 时 ，所 有垂直 于 裂

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