钢衬钢筋混凝土管道在正常工况下,其外包混凝土通常带裂缝工作,如何构造合理的裂缝宽度计算公式以提高计算精度,一直以来都是研究人员的研究重点之一。由于现行相关规范中,针对压力管道的裂缝计算仍沿用了普通梁式混凝土构件裂缝宽度计算方法,难免导致计算结果与实测值出现较大误差。鉴于此,依托国家自然科学基金项目“水电站钢衬钢筋混凝土压力管道裂缝特征及安全度水平研究”(项目编号:51508171)子课题,基于钢衬钢筋混凝土管道的特殊结构形式以及受力特征,以管道外缘裂缝宽度为切入点,结合模型试验法和有限元仿真模拟,对该类型管道的应力分布、径向位移以及开裂机理等特征进行了分析,开展裂缝宽度计算公式的改进研究以期对实际结构裂缝进行有效控制。研究成果可为国内钢衬钢筋混凝土结构裂缝控制标准修订提供参考依据。具体研究内容如下:(1)钢衬钢筋混凝土管道的受力形态和开裂行为研究。通过自制内水压力模拟加载装置以及管道所持模型,开展模型加载试验,重点对钢衬钢筋混凝土管道应力状况以及裂缝特征进行研究。在应力分布规律上,观测到管道内侧管顶处的环向应力最大,管道外侧管腰处的环向应力最大。在开裂分布规律上,逐级加载下,管道首先在管道腰部由外向内或在管顶由外向内产生径向裂缝;裂缝控制方面,不改变配筋率,采用细而密集的配筋方式可以有效降低设计内水压力下裂缝的条数。(2)钢衬钢筋混凝土管道的有限元仿真模拟研究。利用ANSYS软件,基于模型试验参数,对大尺寸管道模型进行仿真模拟,将仿真结果与模型试验结果进行比较分析,以构建合理的有限元分析模型,并验证轴对称多层圆环应力计算模型的合理性。(3)针对钢衬钢筋混凝土结构裂缝宽度计算模型的改进研究。对比分析现有压力管道裂缝宽度计算公式,结合模型试验和有限元分析成果,基于管道外缘径向位移处处不等、径向裂缝主要分布在管道外悬部分等现象,在董氏模型的基础上,提出以管道外悬部分为对象,考虑管道底部约束的裂缝宽度计算模型。并通过算例验证该模型的合理性。