Page 64 - 2023年第54卷第1期

范围之外，三者基本保持径向同步变形。
３．４ 结构应力特征分析 将钢衬膜应力区的环向应力在环向路径上的分布绘制于图 ６（ｂ），可以看出：
钢衬环向应力数值整体在 ５０～１００ＭＰａ之间，应力分布极不均匀，裂缝局部区域由于受摩擦产生的附
加应力，导致钢衬环向应力轻微波动，波动数值在 ３～１０ＭＰａ范围内。钢衬膜应力校核须采用膜应力
］＝
区 Ｍｉｓｅｓ应力，其 分 布 及 量 值 和 环 向 应 力 基 本 相 同， 远 低 于 按 明 管 校 核 的 钢 材 允 许 应 力 ［ σ ｓｌ
［４０］
１９０ＭＰａ 。
内水压作用下，排水板软垫层不能完全阻隔水压力外传，管片受拉明显。从图 ７（ｂ）可以看出，
管片拉应力最大值出现在 Ｂ３内表面，由自密实混凝土拱底附近开裂（ＢＣ）所致，管片 Ｂ２拉应力最大
值出现在排水板末梢附近，铺设排水板的区域管片环向应力平均值仅为未铺设排水板区域的 ４０％左
右。圆形有压隧洞抗裂设计要求衬砌内外表面的环向应力小于混凝土的容许拉应力 ［４１］ ，取管片混凝土
［４２］
］ ＝ １．５１ＭＰａ ，管片 Ｂ３、Ｂ２环向拉应力
抗拉强度标准值的 ０．５５倍作为管片的抗拉容许使用强度［ σ ｔ
］。因此为充分发挥钢衬承载能力，使管片衬砌分担较少内水压产生的轴拉力以避免管片开
均超过［ σ ｔ
裂，需要对分离式衬砌进行优化。

图 ６ 钢衬应力

图 ７ 管片应力

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