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水道高内外水交替作用规律研发新型衬砌结构的较少。对于高压水道衬砌而言，控制性边界条件为充
水运行期的高内水作用以及放空期的高外水作用，若将钢板衬砌防内水外渗和钢筋混凝土衬砌防溃屈
的优势相结合，势必能够很好地解决高压水道高内外水交替作用下的衬砌设计难题。
基于此，本文结合钢板衬砌和钢筋混凝土衬砌各自优势，首次研发了一种高压水道钢筋混凝土夹
心钢板衬砌，利用水工隧洞衬砌物理模型试验平台进行了内水、外水作用下模型试验，对新型衬砌的
工作性能进行了验证，研究结果可为解决高压水道衬砌选型提供一种新的选择。
２ 衬砌构造
新型衬砌由内层钢筋混凝土、钢板和外层钢筋混凝土组成（图 １）。钢板设置于两层钢筋混凝土之
间，混凝土中环向筋和纵向筋满足构造配筋需求即可，钢板厚度及在衬砌径向位置需结合衬砌所需承
受的内外荷载确定。
图 １ 钢筋混凝土夹心钢板衬砌结构组成
高压水道钢筋混凝土夹心钢板衬砌可预制，安装后通过接触灌浆实现衬砌与围岩紧密接触、联合
承载。在充水运行期高压内水作用时，由于钢板的存在，可杜绝水道中水体内水外渗；在放空期若有
高外水作用，由于内外两层混凝土分担荷载，也不会发生钢板衬砌的溃屈。
３ 模型试验
３．１ 模型试验平台 模型试验在中国水科院自主研发的水工隧洞衬砌模型试验平台 ［２２］ 开展。模型尺
寸为 Ф １．０ｍ × １．０ｍ，试验平台最大能承受 １．５ＭＰａ的内外水压力，如图 ２所示，衬砌外径 １００．０ｃｍ、
内径 ５８．０ｃｍ、厚 ２１．０ｃｍ，混凝土部分未布置钢筋，钢板位于两层混凝土衬砌中间位置，各结构物理
力学参数见表 １。
图 ２ 物理模型尺寸和剖面图
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