坝下涵管纵向内力计算与伸缩缝间距设计

蔡勇斌，周雪芳，蔡勇平，蔡晓鸿

（1.江西省吉安市水利局，江西吉安343000；2.江西省泰和县水利水电勘测设计室，江西泰和343700；3.江西省吉安市水利水电规划设计院，江西吉安343000）

0 引言

坝下涵管由于施工简便、工期短、造价低，是中小型水库工程首选输水建筑物之一。但由于坝下涵管穿坝而过，其结构性破坏直接危害大坝的安全，据国内外土石坝失事调查统计资料，因坝下涵管质量问题造成土石坝失事约占13%。由此可见，坝下涵管的设计、施工质量直接关系到大坝工程的安全。

坝下涵管设计中，现行规范及计算方法只考虑涵管的横断面结构内力与配筋计算，而涵管的纵向内力与配筋计算却往往被忽略，仅按构造配筋，在设计方面存有缺陷，而施工又往往疏于防患，致使坝下涵管环向裂缝成为常见病害。涵管出现环向裂缝与许多因素有关，诸因素综合作用的效应是管身纵向拉应力大于混凝土抗拉极限强度而产生环向裂缝。因此，研究分析坝下涵管纵向内力与应力计算是非常必要的，对防止坝下涵管环向裂缝的出现具有工程实际意义。

1 坝下涵管纵向拉力

（1）变温拉力

降温时，涵管的纵向拉力为[1]：

式中：r1、r0分别为涵管外半径、内半径；α为混凝土线膨胀系数；E为混凝土弹性模量；t为涵管变温值。

（2）均匀内水压力产生的纵向拉力

坝下涵管在均匀内水压力p作用下，管身将产生径向位移而引起纵向拉应力。由弹性理论，其纵向应力为[1]：

（3）坝体填土与涵管间摩擦力