水工壓力隧洞圍巖-襯砌-鋼筋耦合作用機理.pdf

1、水工壓力引水隧洞作為水利水電工程的重要樞紐工程之一,越來越受到科研與設計人員的重視。本研究針對當前水工壓力隧洞分析與設計中存在的固定圍巖與襯砌荷載分擔比、無法考慮襯砌開裂過程對荷載分擔比的影響,從而造成極大浪費等科學與工程問題,從圍巖-襯砌混凝土-鋼筋(襯砌的配筋)三者之間在限裂(開裂)過程中的相互傳力、相互作用過程入手,深入分析三者耦合作用的機理,提出更科學、更合理的襯砌限裂設計方法。論文主要結論與成果歸納如下:
　　1)深入剖

2、析“邊值法”、“彈性力學法”、傳統(tǒng)有限元法和“公式法”等方法的優(yōu)缺點及適用范圍,結合水工壓力隧洞襯砌開裂前后,圍巖、襯砌混凝土和鋼筋三者之間的傳力機理與相互作用過程,揭示了水工壓力隧洞中圍巖-襯砌混凝土-鋼筋三者的耦合作用機理。
　　2)在假定襯砌裂縫分布均勻、圍巖為均勻的彈塑性體、圍巖與襯砌之間緊密接觸的條件下,推導出考慮襯砌開裂過程的圍巖-襯砌混凝土-鋼筋耦合作用的襯砌配筋解析公式,并論述了其應用于實際工程中的求解思路和步驟。

3、
　　3)分析解析解的局限性,深入分析鋼筋與混凝土之間的粘結、滑移作用,建立了圍巖-襯砌混凝土-鋼筋三者聯(lián)合承載、相互作用的非線性有限元細觀仿真模型,并對其應用于實際工程的分析方法進行了研究。
　　4)對圍巖-襯砌混凝土-鋼筋三者耦合作用進行系統(tǒng)的數(shù)值試驗,研究了圍巖參數(shù)、隧洞內水水頭、隧洞洞徑和襯砌厚度等主要因素變化對所需配筋量的影響規(guī)律,進而得到圍巖剛度和襯砌剛度對襯砌荷載分擔比的影響規(guī)律,在此基礎上進一步提出了水工壓力