对于岩石引水隧洞钢筋混凝土衬砌,现有计算方法将围岩和衬砌视为线弹性材料求得内力,按规范计算配筋用量和最大裂缝宽度。如此处理存在诸多的不合理,因此编制一个能考虑岩石和混凝土非线性特性的有限元程序是必要的。本文在原有程序中添加了岩石弹塑性本构模型、结构内力和配筋计算模块,形成一个能考虑与岩石共同作用的平面钢筋混凝土结构非线性有限元计算与设计程序。 在对程序进行充分考核的基础上,本文对门洞形和圆形隧洞钢筋混凝土衬砌的内力和配筋计算等问题进行了讨论。研究表明:①现有的不考虑围岩与衬砌间切向约束的内力计算方法所得的边墙段弯矩、轴力和弧顶段弯矩偏大,弧顶段轴力偏小。②衬砌按非线性计算所得内力与按线弹性计算所得结果相比,其值是否降低的关键在于衬砌混凝土是否开裂,若衬砌混凝土开裂前者内力明显小于后者。③考虑衬砌材料非线性,承载能力所要求的钢筋用量及正常使用极限状态时的裂缝宽度与钢筋应力,有限单元法计算结果远小于规范方法所得结果,即现行衬砌结构配筋设计方法过于保守。承载能力所需钢筋用量不能满足正常使用极限状态对裂缝宽度的要求,即在衬砌配筋设计中正常使用极限状态起控制作用。④当隧洞衬砌直径越小、壁厚越大,衬砌与围岩愈不易接触。 此外,本文对实际工程—彭水水电站地下厂房引水隧洞钢筋钢筋混凝土衬砌进行了计算,讨论了围岩弹模对衬砌内力和配筋的影响,指出随着围岩弹模的增加,最大钢筋应力和最大裂缝宽度随之减小。