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钢衬钢筋混凝土压力管道是大中型水电站倍受青睐的一种管道结构形式,但是很多管道在后期运行中其外围混凝土裂缝宽度与设计限制值相差较大。为了探索出现这种差异的原因,深入研究管道外围混凝土的开裂过程和机理具有重要意义。本文基于钢衬钢筋混凝土压力管道外围混凝土主要因受拉破坏的特点,设计配筋混凝土轴向拉伸试验,对这类配筋混凝土的受拉特性进行深入研究,获取混凝土受拉应力-应变全曲线,探讨钢筋混凝土开裂机理,在此基础上对现行规范的混凝土裂缝宽度计算公式进行修正,并将试验成果运用到钢衬钢筋混凝土压力管道承载性能研究中。主要做了以下几个方面的工作: (1)分析了配筋混凝土试件轴向拉伸试验的难点并提出解决方案,对试件、模具、夹具、试验样本和试件组数进行设计,确定对试验原材料和试件的处理方法,拟定试件的制备和养护方案、试验方法及试验步骤,选取合适的试验机及数据采集系统,并通过大量的前期试验,对诱导缝方案进行可行性研究。 (2)基于素混凝土和配筋混凝土试件轴向拉伸试验的实测数据,将钢筋和混凝土承担的荷载分离,获取不同配筋率下的混凝土轴向受拉应力-应变全曲线,对轴向拉伸条件下的混凝土本构关系进行研究,得到不同配筋率下的混凝土轴向受拉应力-应变全曲线的数学模型。 (3)结合配筋混凝土试件轴向拉伸试验的结果,对国内几种现行规范中钢筋混凝土受拉构件的裂缝宽度计算公式进行了对比,分析各规范中计算公式的特点,在此基础上,提出了钢筋混凝土受拉构件裂缝宽度计算公式的改进建议。 (4)以三峡水电站钢衬钢筋混凝土压力管道模型试验为背景,采用损伤塑性模型对管道进行非线性分析,将本文获取的受拉应力-应变全曲线以及经修正得到的配筋混凝土构件裂缝宽度计算公式用于管道承载性能的研究中,探讨本文所得混凝土轴向受拉应力-应变全曲线和钢筋混凝土裂缝宽度计算公式对这类管道结构的适用性。