水电站钢衬钢筋混凝土压力管道裂缝控制可靠度研究

摘要

水电站压力管道是水力发电系统中的关键结构之一，其安全性和可靠性直接关系到水电站的安全生产和正常运营。随着已建水电站钢衬钢筋混凝土压力管道使用年限的增加，其外包混凝土结构均出现了不同程度的裂缝，最大裂缝宽度值已远远超过现行规范的裂缝宽度限值。压力管道结构设计所采用的裂缝宽度计算公式都是基于梁式构件得出，由于压力管道与普通梁板式混凝土构件结构形式上的差异，使得现有钢衬钢筋混凝土压力管道的裂缝控制设计不尽合理，有待进行深入的基础性研究。许多学者从钢衬钢筋混凝土压力管道的受力特征出发，提出了近似的外包混凝土结构裂缝宽度计算公式，然而目前所提出的公式均未明确体现裂缝宽度的计算保证率。据此开展了如下研究： （1）研究钢衬钢筋混凝土压力管道的承载特性和开裂机理，对现有钢衬钢筋混凝土压力管道裂缝宽度计算理论及公式进行比较分析。 （2）采用模型试验与数值模拟分析相结合的方法，对钢衬钢筋混凝土压力管道外包混凝土结构轴向裂缝的分布规律及其缝宽进行统计研究，深入研究在内水压力作用影响下外包混凝土结构开裂前后的受力状态，为裂缝控制标准可靠度分析提供数据支撑和理论依据。 （3）考虑混凝土裂缝与结构耐久性的关系，利用Monte Carlo法，建立基于耐久性的钢衬钢筋混凝土压力管道裂缝控制可靠度计算方法；基于大量的水电站压力管道工程监测数据和试验模型数据，对现有不同压力管道设计规范中的裂缝宽度计算公式进行可靠度校准，分析不同因素对裂缝控制可靠指标影响的敏感性，所得结论可为后期压力管道裂缝控制标准的修订提供参考意义。

目录

声明

第1章 引 言

1.1 研究背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.2.1 钢衬钢筋混凝土压力管道性能研究现状

1.2.2 钢衬钢筋混凝土压力管道裂缝宽度计算方法研究现状

1.3 本文的主要研究内容

第2章 钢衬钢筋混凝土压力管道受力分析

2.1 概述

2.2 水电站钢衬钢筋混凝土压力管道的力学特性

2.2.1 钢衬钢筋混凝土压力管道的开裂机理

2.2.2 钢衬钢筋混凝土压力管道外包混凝土开裂影响因素

2.3 不同裂缝宽度计算公式

2.4 本章小结

第3章 试验方案设计及试验方法

3.1 试件制作

3.1.1 试件设计

3.1.2 试验材料

3.1.3 试件浇筑

3.3 加载方案及数据采集

3.3.1 加载方案

3.3.2 数据采集系统

3.4 本章小结

第4章 钢衬钢筋混凝土压力管道裂缝试验数据分析

4.1 试验过程

4.1.1 测点布置

4.1.2 试验步骤

4.1.3 试验现象

4.2 钢衬钢筋混凝土压力管道模型试验结果分析

4.2.1 压力管道裂缝开展形态

4.2.2 压力管道裂缝宽度计算值与实测值的对比

4.3 本章小结

第5章 钢衬钢筋混凝土压力管道裂缝控制标准可靠度分析

5.1 压力管道裂缝控制标准可靠度计算方法研究

5.1.1 可靠度理论及方法

5.1.2 算例及设计参数

5.2 压力管道裂缝宽度计算公式的可靠度校准评估

5.2.1 裂缝宽度限值对可靠度的敏感性分析

5.2.2 不同影响因素对可靠度的敏感性分析

5.3 压力管道裂缝控制标准模糊可靠度计算方法研究

5.3.1 模糊可靠度理论及计算方法

5.4 压力管道裂缝计算公式的模糊可靠度校准评估

5.4.1 裂缝限值条件对模糊可靠度的敏感性分析

5.4.2 钢衬厚度限值对模糊可靠度的敏感性分析

5.4.3 保护层厚度限值对模糊可靠度的敏感性分析

5.4.4 有效配筋率限值对模糊可靠度的敏感性分析

5.4.5 修订建议

5.5 本章小结

第6章 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

致谢