Page 91 - 2024年第55卷第3期

图 ６ 各试验过程应变曲线
所受压力变化而变化，钢板和混凝土部分的应变量值略有不同；在第一次内水压力作用下（过程②），
钢板以及混凝土均处于受拉状态，拉应变随着内水压力增加而增大，内层混凝土拉应变大于外层混凝
土拉应变。内水压力为 ０．９４ＭＰａ时，内层混凝土中 Ｓ４应变计读数突降，１．０７ＭＰａ时外层混凝土中 Ｓ６
应变计度数突降，表明在充水期间内水压力达到一定量值时内层混凝土会发生开裂，而随着内水压力
的继续增加外层混凝土也会发生开裂，这与厚壁圆筒承压内层先屈服规律认知一致。随着内水压力继
续增大，Ｓ１、Ｓ７应变读数仍然增加，说明混凝土未开裂位置仍与钢板胶结较好，仍具有承载能力。在
整个内水加载过程中，钢板一直处于受拉状态，应变随着内水压力的增加而增大。
在第二次外水压力作用下（过程③），受混凝土开裂的影响，在相同外水压力量值作用下的混凝
土部分应变量值低于未开裂前，钢板部分与第一次外水压力作用时基本接近。第二次内水压力作用
时（过程④），由于内外层混凝土部分发生 了开裂，混 凝土 以及 钢 板 部分 所 得 到的 应变 曲线 与未开
裂前明显不同，并不存在突变现象，且与第一次内水压力作用时相比，相同内水压力下的混凝土部
－ ８
分的拉应变相对要小。第二次内水加载中钢板应变计 Ｒ３最大值由第一次时 １．３１ × １０ 增加至 １．５６ ×
－ ８
１０ ，增幅为 １９％，可见在第一次内水作用下混凝土开裂后，开裂和未开裂位置处的外层混凝土承
载能力都出现明显下降，而减少的拉应力大部分转移至钢板，钢板有效分担了荷载，保证了衬砌结
构的安全。
４．２ 荷载分担 根据实测应变可计算出相应位置轴力 Ｆ：
ｉ
（１）
ｉ ｉ ｉ
Ｆ＝ ＡＥε ｉ
式中：Ｆ为衬砌各部分截面的轴力值，ｉ ＝ １～４，分别为内层混凝土、钢板、外层混凝土或围岩；Ｅ为
ｉ ｉ
为相应位置的应变；Ａ为相应位置的截面面积。
相应位置的弹性模量；ε ｉ
ｉ
在内水压力或外水作用时，衬砌各部分荷载分担比 Ｋ为：
ｉ
Ｆ ｉ
Ｋ＝ × １００ ％ （２）
ｉ
Ｆ
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