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Ⅰ 119
5.4.2 正常使用工况Ⅱ 123
5.4.3 正常使用工况Ⅲ 128
5.4.4 正常使用工况Ⅳ 132
5.4.5 正常使用工况Ⅴ 137
5.4.6 正常使用工况Ⅵ 141
5.4.7 正常使用工况Ⅶ 146
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