Page 72 - 2024年第55卷第4期

应增大，故而最大应力也随荷载增大而增大。

图 １２ ＪＭ１模型不同水压荷载计算结果

５ 聚脲涂层优化设计

本研究聚焦于涂层设计中最重要的设计指标———结构性
指标开展相关研究，结构性指标主要包括几何指标及物理力
学性能指标，即涂层厚度，以及拉伸强度、断裂伸长率、粘
结强度等，可采用如图 １３所示的设计思路进行涂层结构设
计，首先根据结构计算结果获取结构基面应力分布，而后根
据主体结构的应力变形分布情况，对结构表面进行风险等级
划分，如面内拉应力较高的区域可划分为高开裂风险区，而
长期处于受压状态的区域则可视为低开裂风险区，不同开裂
风险等级的区域，对应不同的安全系数，考虑到施工过程及
配比导致的聚脲材料物理特性的离散性，在后续进行材料强
度设计时，应将该安全系数纳入考虑，同时应考虑现行材料
规范对聚脲材料基本物理性能的相关规定。本研究建议的基
面开裂风险等级划分及安全系数如表 ４所示。
划分开裂风险等级后，结合水压荷载分布情况，即可进行
涂层设计。设计结果主要包含涂层几何参数和材料参数两部分，
结合规范规定的涂层材料基本构造参数，即可组成最终的防渗
图 １３ 聚脲防渗层结构设计流程
层设计方案。
考察混凝土基面开裂或伸缩缝变形、涂层粘结强度、初始材料拉伸应力和伸长率关系、水压荷载的
组合工况下，通过有限元仿真分析，可优化涂层厚度随水压变化关系，并给出优化后的材料应力－ 应变曲线
关系。因此，可采用 Ｐｙｔｈｏｎ程序语言将数值建模、计算、数据提取功能封装成为设计程序，便于使用。
表 ４ 基面开裂风险等级划分及安全系数

风险等级划分 １级建筑 ２、３级建筑 ４、５级建筑
低风险区域 结构运营期间长期处于面内受压状态的区域 １．２０ １．１５ １．１０
结构运营期间处于面内受拉状态，且最大拉应力不超过 ３０％结构
中风险区域 １．５０ １．３５ １．３０
材料抗拉强度的区域
结构运营期间处于面内受拉状态，且最大拉应力超过 ３０％结构材
高风险区域 ２．２５ ２．０５ １．９５
料抗拉强度的区域

— ４ ４ —
６