佳文推荐 | 考虑黏结滑移效应的输水隧洞衬砌开裂模拟（2025年5期）

       输水隧洞是引调水工程的重要组成部分，在施工及运行期间隧洞衬砌长期承受围岩应力、水压力等荷载作用，易发生开裂现象，导致承载力下降、钢筋锈蚀，进而缩短隧洞的使用寿命。当前，数值仿真已成为研究衬砌-围岩协同受力及裂缝演化规律的重要手段。如：段亚辉等通过三维温度应力耦合有限元仿真分析，研究薄壁衬砌结构施工期裂缝控制方法；李翔宇等使用 ANSYS 软件模拟了清水河隧洞的衬砌受力状态，采用薄层单元方法对衬砌开裂位置进行了研究；韩峰等采用损伤塑性模型研究了杨浦水库有压隧洞的裂缝开展过程与分布规律；贺欢基于钢筋混凝土的黏结滑移理论提出“实体单元-影子节点-梁单元”传力体系，较好地解决了钢筋单元与衬砌单元之间的连接问题，结合规范公式求得了裂缝最大宽度。以上方法大多采用规范中基于开裂前衬砌环向应力计算最大裂缝宽度，未考虑裂缝扩展中的应力重分布，导致得到的裂缝宽度、裂缝条数与实际情况存在偏差。

      《南水北调与水利科技（中英文）》2025年5期发表了《考虑黏结滑移效应的输水隧洞衬砌开裂模拟》一文，为准确模拟输水隧洞钢筋混凝土衬砌裂缝扩展过程及钢筋的限裂效果，提出基于黏结滑移模型的衬砌开裂模拟方法。该方法构建模拟钢筋混凝土界面相互作用的黏结型连接单元和摩擦型连接单元，反映钢筋混凝土界面破坏过程的物理机制，并采用内聚力模型模拟衬砌中裂缝的出现和扩展过程。采用该方法对钢筋拔出实验和城门洞形输水隧洞衬砌开裂过程进行模拟，得到的荷载-位移曲线与钢筋拔出实验结果吻合，裂缝宽度变化曲线及钢筋应力云图等模拟结果清晰反映界面黏结滑移效应与裂缝扩展机制。结果表明：该方法能够有效模拟钢筋混凝土界面的黏结作用与摩擦作用，准确预测钢筋混凝土衬砌的开裂模式与裂缝宽度，为准确分析衬砌抗裂性能提供了有效工具。

引用信息：

王志威,蔡敏,韩雨,等.考虑黏结滑移效应的输水隧洞衬砌开裂模拟[J].南水北调与水利科技(中英文),2025,23(05):1269-1278.

王志威¹，蔡敏²，韩雨³，董义佳¹

（1. 河海大学水利水电学院, 南京 210098；2. 南京市秦淮河河道管理处, 南京 210012；3. 南京城市建设管理集团有限公司, 南京 210000）

王志威（2001−），男，湖南郴州人，主要从事地下工程研究。

通信作者：

董义佳（1988−），男，河北唐山人，副教授，博士，主要从事水工混凝土材料与结构研究。

正文

《南水北调与水利科技》

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