钢衬钢筋混凝土管道外包混凝土裂缝宽度的试验研究

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本文鉴于钢衬钢筋混凝土压力管道后期运行暴露出的裂缝问题,设计钢筋混凝土轴心拉伸试验,对混凝土裂缝生发过程及裂缝宽度等进行研究,着重研究裂缝宽度与钢筋应力之间的相互关系。在此基础上对《水工混凝土结构设计规范》(DL/T5057-2009)中裂缝宽度计算公式提出改进建议,构建适用于钢衬钢筋混凝土压力管道的裂缝宽度计算公式。基于改进的裂缝宽度计算公式,采用非线性有限元法对管道结构开展限裂配筋研究。主要研究内容和方法如下:  1.基于钢衬钢筋混凝土压力管道的结构特点及受力特征,设计混凝土大保护层厚度、特定配筋率的钢筋混凝土试件,确定试件形式、夹持方式、试验批次。针对试验过程,提出试件成型、钢筋及试件处理方法。根据试验要求,确定加载方式,选取试验机及数据采集系统。针对试验难点:偏心问题、应变片粘贴精度及应变采集问题、裂缝处钢筋应变的测量问题,提出解决方案。测取钢筋混凝土试件的钢筋应力、裂缝间距、裂缝宽度等试验数据。  2.对钢筋混凝土试件轴心拉伸试验现象进行详细描述,研究不同钢筋直径对混凝土开裂荷载的影响,分析钢筋混凝土试件的裂缝开展过程;探讨钢筋应力与裂缝宽度之间的关系,比较分析不同混凝土保护层厚度、配筋参数对裂缝宽度的影响规律。  3.将试验结果与现行规范裂缝宽度计算公式计算结果进行对比。对裂缝平均间距,裂缝平均宽度和最大裂缝宽度的影响因素进行分析,结合试验成果对《水工混凝土结构设计规范》(DL/T5057-2009)中的裂缝宽度计算公式提出改进建议。  4.以某水电站钢衬钢筋混凝土压力管道模型试验为背景,采用三维数值模拟方法,研究管道外围混凝土的开裂过程及管道结构的承载性能,并基于改进后的裂缝宽度计算公式,对钢衬钢筋混凝土压力管道开展限裂配筋研究。
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