要:针对南水北调中线穿黄工程 已建渠道坡脚上部易出现裂缝的情况,采用Midas有限元软件对混凝土衬砌板结构 体型、分缝位置和深度进行了研究,推荐采用外坡为 1:0.5的齿墙形式,在坡脚上部 0.5nl处设第一条分缝,半缝深度为 衬砌厚度 50%的优化方案。试验段施工结果表明,原来易出现裂缝的渠道坡脚上部未出现裂缝,该优化方案是合理的。 关 键 词 :渠道 ;混凝 土衬砌 ;齿墙 ;裂缝 ;南水北调 . 中图分类 号 :TV672 文献标识码 :A doi:10.3969/j.issn.1000-1379.2011.10.029 Optimization Design ofChannelConcreteLining PlateinSouth·to-North WaterDiversionMiddleRouteProject SHAOYan .ZUOLi.ZHANGQiang.1in (1.YellowRiverEngineeringConsultingCo.Ltd.,Zhengzhou450003,China; 2.ConstructionandAdministrationBureauofSouth-to-Ⅳ0 WaterDiversionMiddleRouteProject,Beijing100038,China; 3.FujianElectricPowerSu~ey&DesignInstitute,Fuzhou350003,China) Abstract:BasedonthesituationthatupperpartofslopetoeofalreadybuiltchannelofYellowRivercrossingprojectinsouth··to-·northwaterdiver- sionmiddlerouteprojectcrackseasily,thepaperstudiedonthetype,partinglocationanddepthofconcretetooth-wallbyMidasfiniteelementsoft— ware.Itsuggeststhatadoptingtheoptimizationmethodthattooth—walltypewith outerslopeof1:0.5,settingthefirstpartingattheupper0.5 m oftheslopetoe,and makingthedepthofhalfcracktobehalfoftheliningthickness.TheJ:estsectionconstructionresultsshow thattheoptimization scheme iscorrect,and cracksarenotfound attheupperslopetoe. Keywords:channel;concretelining;tooth—wall;crack;south—to—northwaterdiversion 南水北调中线穿黄工程位于郑州市以西约 30km的孤柏 山湾处。穿黄工程总体布置自南向北依次为南岸连接明渠 、进 口建筑物、穿黄隧洞、出口建筑物、北岸连接渠道等。南岸连接 明渠长约 5km,位 于邙 山黄土 丘陵 区 ,为 挖方渠 道 。北 岸连接 渠道长约 9.97km,具有 全填 方 、半挖半填 和全挖方渠道 3种型 式 。渠道过水断面边坡高约9m,采用 C20聚丙烯合成纤维混 凝 土板衬砌 ,衬砌板厚 10cm,坡度为 1:2.25,混凝 土板下铺 设 土工膜 和保温板 ,坡 脚设 置混凝土齿墙 。渠道混凝 土板顺 渠道 轴线向每4m设一条横缝,横向每 4in设一条纵缝 ,纵横缝采 用通缝和半缝交替布置,为避免切缝刺破土工膜,逋缝采用 90%板厚 ,半缝 采用 75%板厚 。施工 图阶段 ,已完 建 的南 水北 调中线某些区段出现了裂缝,裂缝分布在坡脚以上 0.3—1.5m 范围。针对裂缝的位置分布,开展了优化衬砌结构体型的研究。 _ 1 优化设计思路及手段 1.1 原衬砌型式存在的问题 经初步分析 ,原设计衬砌型式可能存在以下问题 :①在已 完工的工程中,有在齿墙上部开裂的情况,原因是齿墙为矩形 断面,与边坡混凝土板之间的连接为非平滑过渡,可能存在极 大拉应力 ;②原设计分缝 比较复杂,通缝、半缝无论横 向(垂直 渠道轴线方 向)还 是纵 向 (沿渠 道轴 线方 向),均 交错 布置 ,半 缝采用 75%板厚 ,施工质量控制难度较大。 1.2 优化设计思路及计算参数 对齿墙结构型式及混凝土板分缝进行计算分析,以达到最 优设计效果。在计算分析时,尽可能简化模型受力情况,实现 对模型进行量化对比分析。主要考虑以下情况:①分析不同型 式的齿墙对应 力分布 的影 响 ,以选择更 合理的齿墙 型式 。仅考 虑施工期衬砌 自重作用,不考虑缝的影响,认为衬砌板是连续 体。②研究不同分缝位置及型式下衬砌应力分布情况,选择合 理的分缝形式,包括分缝位置和深度。
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