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第1章 绪论1

1.1 预应力混凝土技术对倒虹吸结构耐久性的提高作用1

1.1.1 混凝土的腐蚀破坏机理1

1.1.2 钢筋的锈蚀机理3

1.1.3 预应力对混凝土耐腐蚀性的提高作用3

1.2 倒虹吸结构预应力混凝土技术的经济效益4

1.3 倒虹吸结构预应力混凝土技术的社会效益5

第2章 倒虹吸结构预应力混凝土技术方案7

2.1 预应力混凝土技术体系的选择7

2.2 倒虹吸结构预应力混凝土的材料与设备7

2.2.1 混凝土7

2.2.2 预应力钢筋9

2.2.3 锚具及其防护12

2.2.4 孔道成型材料16

2.2.5 孔道真空辅助灌浆技术19

2.2.6 预应力张拉设备22

2.3 预应力钢筋的预应力计算方法26

2.3.1 预应力钢筋的张拉控制应力26

2.3.2 预应力钢筋预应力损失的计算26

2.3.3 预应力钢筋有效预应力的计算32

2.3.4 预应力钢筋张拉伸长值的计算与校核33

2.4 本章小结34

第3章 倒虹吸预应力混凝土结构设计35

3.1 南水北调中线南沙河倒虹吸工程背景35

3.1.1 工程位置35

3.1.2 工程水文地质条件35

3.1.3 工程布置36

3.2 倒虹吸结构设计基本资料36

3.2.1 建筑物级别36

3.2.2 基本资料37

3.2.3 结构材料性能38

3.3 倒虹吸结构设计原则38

3.3.1 承载能力极限状态设计计算38

3.3.2 正常使用极限状态验算39

3.3.3 施工期应力验算40

3.4 作用（荷载）的计算40

3.4.1 作用（荷载）的标准值40

3.4.2 作用（荷载）的设计值42

3.5 倒虹吸预应力钢筋的配置方法43

3.6 倒虹吸结构的分析方法45

3.6.1 施工期和正常使用极限状态的平面应力有限元分析45

3.6.2 承载能力极限状态的杆件内力计算方法47

3.6.3 计算地质剖面情况47

3.7 倒虹吸结构施工期的应力分析48

3.7.1 竖墙正应力48

3.7.2 顶底板正应力49

3.8 倒虹吸结构正常使用阶段的应力分析50

3.8.1 竖墙正应力50

3.8.2 顶板正应力52

3.8.3 底板正应力53

3.9 倒虹吸结构承载能力的极限状态设计54

3.9.1 承载力极限状态截面内力与应力计算结果的对比54

3.9.2 倒虹吸结构正截面承载力设计62

3.9.3 倒虹吸结构斜截面承载力设计65

3.9.4 截面配筋构造要求65

3.9.5 设计成果66

3.10 本章小结67

第4章 倒虹吸结构仿真模型设计与试验68

4.1 模型试验的任务68

4.2 模型比尺与仿真材料68

4.2.1 模型比尺选择68

4.2.2 模型普通钢筋69

4.2.3 模型预应力钢筋70

4.3 模型制作71

4.3.1 地基的模拟71

4.3.2 钢筋的制备71

4.3.3 底板和竖墙钢筋的绑扎72

4.3.4 模板的安装72

4.3.5 顶板钢筋的绑扎73

4.3.6 混凝土的浇筑73

4.3.7 模型混凝土的养生与拆模74

4.4 模型测试系统74

4.5 模型加载系统76

4.5.1 基本要求76

4.5.2 模型荷载的确定76

4.5.3 水荷载的模拟76

4.5.4 土压力的模拟77

4.6 试验加载流程78

4.6.1 模型施加预应力及测试78

4.6.2 倒虹吸结构回填土施工模拟测试80

4.6.3 倒虹吸结构正常使用模拟测试81

4.7 本章小结84

第5章 倒虹吸结构仿真模型试验成果分析85

5.1 倒虹吸仿真模型与原型的应力对比分析85

5.1.1 倒虹吸结构三维有限元分析模型85

5.1.2 预应力施加阶段结构应力对比分析86

5.1.3 回填土施工阶段结构应力对比分析87

5.1.4 正常使用结构应力对比分析90

5.2 预应力施加阶段的结构应力实测与计算成果100

5.2.1 模型底板应力对比分析100

5.2.2 模型顶板应力对比分析105

5.2.3 模型竖墙应力对比分析109

5.3 回填土施工阶段的结构应力试验与计算成果对比110

5.3.1 回填土至1/2倒虹吸高度110

5.3.2 回填土至倒虹吸高度115

5.4 正常使用阶段的结构应力试验与计算成果对比119

5.4.1 正常使用工况Ⅰ119

5.4.2 正常使用工况Ⅱ123

5.4.3 正常使用工况Ⅲ128

5.4.4 正常使用工况Ⅳ132

5.4.5 正常使用工况Ⅴ137

5.4.6 正常使用工况Ⅵ141

5.4.7 正常使用工况Ⅶ146

5.5 对预应力张拉工序的建议150

第6章 倒虹吸结构不均匀地基处理方法151

6.1 地质剖面情况的划分及其计算151

6.2 地质变化对倒虹吸结构应力影响的分析152

6.2.1 施工期的结构应力分析152

6.2.2 正常使用阶段的结构应力分析159

6.3 本章小结169

参考文献170