某水库导流洞改建泄洪洞衬砌方案对比

张晶晶1　魏水平2　王　飞1　黄达海3

（1.三峡大学水利与环境学院；2.河南省河口村水库工程建设管理局；3.北京航空航天大学交通科学与工程学院）

摘要：某水库导流洞将改建为泄洪洞，在其“龙抬头”段的侧墙部位，原来衬砌处理有3种方式：拆除原衬砌，重新设计厚2m的衬砌；把原衬砌当岩体，不考虑其结构效应，设计厚0.75m的新衬砌；进行新老结合处理，加厚原衬砌。利用ANSYS软件，分别采用Beam3梁单元和Solid65实体单元，对上述不同厚度的衬砌结构进行应力和内力计算，尤其是新老结合面的剪力计算。结果表明：经过处理后的新老混凝土组合衬砌在新混凝土龄期到达28d之后，能够承受相应的设计荷载。

关键词：衬砌；梁单元；实体单元；新老结合面；导流洞改建

“多洞合一”或“一洞多用”的工程改建，有全部拆除重建和部分拆除改建两种方式。全部拆除重建方案技术操作简单，但工期长、工程造价高；部分拆除改建方案有多种，这里主要指在原隧洞混凝土衬砌表面补浇新混凝土。这种改建方案充分考虑了隧洞的实际位置，较之全部拆除方案能减少工作量、节约成本、缩短工期，但也存在老混凝土对新混凝土的约束问题、新老混凝土开始协同工作的时间问题、厚壁衬砌计算方法问题。

国内外关于水工隧洞衬砌计算的研究很多，但鲜有衬砌厚度达到2.75m的案例。我国规范推荐的隧洞衬砌结构的计算方法为结构力学方法[1]。根据《水工隧洞设计规范》（DT/L 5195—2004）中的方法开发的软件已被各大设计院普遍采用，但理论计算[2]与工程实际[3]均表明：当衬砌结构超过一定厚度时，梁单元法计算结果不再正确，需要寻求新的计算方法。

针对某导流洞改建时3种衬砌方案分别用Beam3单元和Solid65实体单元建立相应的衬砌结构模型，比较分析不同衬砌厚度、不同单元类型计算结果的差异性；对不同龄期新老混凝土结合衬砌方案进行研究，通过对关键部位应力尤其是结合面剪应力的计算，分析新老混凝土结合方案的可行性。