鋼襯鋼筋聚丙烯纖維壓力管道有限元分析

張曉磊，閆國新，吳海林

（1.黃河水利職業技術學院，河南 開封 475004；2.三峽大學水利與環境學院，湖北 宜昌 100084）

0 引言

鋼襯鋼筋混凝土壓力管道自引入我國以來已在多座大型水電站工程中得到應用［1］。為了充分發揮鋼材的強度和結構的聯合承載優勢，在進行結構設計時，允許其外圍混凝土出現裂縫，但對裂縫寬度有嚴格的限制。目前，有關專家通過對已建水電站工程的調查發現，鋼襯鋼筋混凝土壓力管道外圍混凝土最大裂縫寬度遠遠超過了設計限值［2］，這將對壓力管道結構的耐久性和工程壽命產生嚴重的影響。國內外學者對鋼襯鋼筋混凝土壓力管道的裂縫問題開展了大量的研究，并取得了一系列有意義的重要成果［3-8］。研究表明，鋼纖維可以提高混凝土的抗裂性能，但鋼纖維易銹蝕的特點同樣會影響鋼纖維混凝土的耐久性。聚丙烯纖維是一種耐腐蝕性較強的新型增強增韌材料［9］。聚丙烯細纖維對混凝土早期塑性收縮裂縫有明顯抑制作用［10-14］。張磊等人通過混凝土環向約束試驗和自由收縮試驗發現：摻入聚丙烯纖維能明顯減小混凝土裂縫寬度和收縮變形，提高混凝土的抗裂性，特別是對混凝土早期抗裂性的影響更顯著［15］。Ramakrishnan V對粗纖維混凝土進行了系統研究，發現粗纖維在混凝土結構出現裂縫后能發揮很大作用，可以大幅提高纖維混凝土峰值后承受荷載的能力［16］。鄧宗才等人研究了摻入粗合成纖維對混凝土構件力學性能的影響，研究表明，初裂荷載是素混凝土的2～3倍，抗彎韌性優于鋼纖維混凝土［17］。……