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背管外包混凝土厚度根據(jù)各種資料數(shù)據(jù)的顯示及工程實(shí)例分析，背管外包混凝土往往在超過(guò)一定內(nèi)水壓力后產(chǎn)生裂縫。東江、緊水灘、五強(qiáng)溪、三峽等工程壩后背管的設(shè)計(jì)，都要求裂縫寬度不大于0.3mm.李家峽電站沒(méi)有設(shè)裂縫限制值，但根據(jù)壩后背管裂縫調(diào)研資料，都超過(guò)了原設(shè)計(jì)要求的0.3mm.壩后背管屬于鋼管與外包鋼筋聯(lián)合受力，背管外包混凝土的作用只是起到力的傳遞，是不承擔(dān)鋼管內(nèi)水壓力的，所以這種裂縫的存在，不影響壓力鋼管安全可靠工作。
引水鋼管進(jìn)口中心高程245.80m，出口中心高程219.50m，最大靜水頭80m，設(shè)計(jì)內(nèi)水壓0.85MPa，設(shè)計(jì)外水壓0.2MPa（含放空負(fù)壓）。管壁厚度計(jì)算按照構(gòu)造要求計(jì)算管壁厚度構(gòu)造要求不分壩內(nèi)埋管、壩后背管。本工程鋼管內(nèi)徑為5.6m，按規(guī)范要求管壁最小厚度不得小于12mm.
內(nèi)水壓力作用下管壁厚度的計(jì)算a）上彎段外圍混凝土最小厚度超過(guò)0.8倍管徑，根據(jù)壩內(nèi)埋管混凝土開(kāi)裂情況判別式可知，當(dāng)外圍混凝土為鋼筋混凝土，試算管壁厚度取18mm時(shí)，混凝土未開(kāi)裂情況所能承受的最大內(nèi)水壓為1.409MPa，大于設(shè)計(jì)內(nèi)水壓力值0.85MPa.當(dāng)外圍混凝土為素混凝土，管壁厚度取18mm時(shí)，混凝土內(nèi)圈部分開(kāi)裂情況所能承受的最大內(nèi)水壓為0.85MPa，等于設(shè)計(jì)內(nèi)水壓力值0.85MPa.此時(shí)計(jì)算外包鋼筋環(huán)向正應(yīng)力及環(huán)向拉應(yīng)力，均小于鋼筋容許應(yīng)力值。由于上彎段結(jié)構(gòu)復(fù)雜，受力不明確，故采用素混凝土情況考慮，壁厚取18mm.
b）上彎段外圍混凝土最小厚度介于0.5～0.8倍管徑之間。根據(jù)壩內(nèi)埋管混凝土開(kāi)裂情況判別式可知，當(dāng)外圍混凝土為鋼筋混凝土，管壁厚度同樣取18mm時(shí)，混凝土未開(kāi)裂情況所能承受的最大內(nèi)水壓為1.15MPa，大于設(shè)計(jì)內(nèi)水壓力值0.85MPa.當(dāng)外圍混凝土為素混凝土
，管壁厚度取18mm時(shí)，混凝土內(nèi)圈部分開(kāi)裂情況所能承受的最大內(nèi)水壓為0.61MPa，小于設(shè)計(jì)內(nèi)水壓力值0.85MPa.說(shuō)明此處若為素混凝土工況，則外包混凝土?xí)_(kāi)裂。此時(shí)不能用壩內(nèi)埋管計(jì)算公式，應(yīng)采用背管計(jì)算公式進(jìn)行計(jì)算，因?yàn)楸彻苡?jì)算不考慮外包混凝土對(duì)鋼管的作用。
背管墊層設(shè)計(jì)南沙水電站為典型的壩后式電站，為了避免壩體與壩后電站因地基沉陷、溫度應(yīng)力的不同而在廠壩連接處產(chǎn)生應(yīng)力集中與破壞，也為了廠壩各自受力均勻，在廠壩之間設(shè)置永久分縫。以往此種布置，引水系統(tǒng)習(xí)慣設(shè)置伸縮節(jié)以適應(yīng)廠壩分縫造成的不均勻沉降及溫度應(yīng)力對(duì)鋼管的影響。但伸縮節(jié)的制造、安裝及運(yùn)行期間的止水等問(wèn)題較突出，并且造價(jià)較高，維修不便。國(guó)內(nèi)外有的工程取消了廠壩分縫處伸縮節(jié)：如法國(guó)堅(jiān)西亞水電站、前蘇聯(lián)契爾蓋水電站；我國(guó)的李家峽、景洪、三峽工程，均在左岸岸坡1～6號(hào)機(jī)組取消了廠壩間伸縮節(jié)的設(shè)置。根據(jù)南沙水電站實(shí)際情況，并結(jié)合國(guó)內(nèi)外已建工程經(jīng)驗(yàn)，決定采用軟墊層替代伸縮節(jié)。