内水压力作用下水工隧洞管片衬砌结构数值模拟分析

隧道衬砌管片结构直接影响隧道整体安全。本文以某输水水工隧洞为研究对象，利用有限元软件建立三维模型，计算管片变形与应力、接缝变形和螺栓应力，系统分析了内水压力作用下水工隧洞管片衬砌结构受力变形规律。研究表明，管片衬砌结构在内水压力作用下主要呈现向外的变形趋势，环向应力主要以环形拉应力为主；水头高度对不同位置接缝的裂缝宽度影响较小，裂缝平均宽度与水头高度的增长呈现线性关系；同一接缝的外侧开度较大，内侧开度较小，但同一接缝的裂缝开度差值接近；螺栓对于裂缝开度具有一定的限制作用，对于不同接缝和同一接缝不同开度，接缝宽度越大，当螺栓固定程度相同的情况下，螺栓对于裂缝的限制作用越大。