水工隧洞襯砌結(jié)構(gòu)限裂計(jì)算分析.pdf

1、關(guān)于水工隧洞襯砌結(jié)構(gòu)限裂計(jì)算分析的研究雖然已經(jīng)有不少成果，但裂縫寬度的計(jì)算多以普通鋼筋混凝土構(gòu)件的拉拔試驗(yàn)為基礎(chǔ)，而襯砌和圍巖是聯(lián)合承載體，缺少能夠反映圍巖對(duì)襯砌作用的試驗(yàn)和理論研究。 本文通過(guò)彈性力學(xué)、斷裂力學(xué)和非線性有限元對(duì)水工隧洞襯砌結(jié)構(gòu)在內(nèi)水壓力下的應(yīng)力及裂縫擴(kuò)展進(jìn)行了研究，并將理論結(jié)果與大比尺水工隧洞模型的試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了比較分析，為進(jìn)一步完善《水工隧洞設(shè)計(jì)規(guī)范》提供了參考，主要研究?jī)?nèi)容如下： （1）內(nèi)水壓力下水

2、工隧洞試驗(yàn)?zāi)Ｐ蛦坞p筋襯砌結(jié)構(gòu)的鋼筋應(yīng)力和混凝土變形情況； （2）根據(jù)彈性力學(xué)理論推導(dǎo)內(nèi)水壓力下水工隧洞素混凝土襯砌結(jié)構(gòu)、單筋襯砌結(jié)構(gòu)和雙筋襯砌結(jié)構(gòu)的應(yīng)力計(jì)算公式，以及開裂半徑與內(nèi)水壓力的關(guān)系式，利用推導(dǎo)公式對(duì)水工隧洞試驗(yàn)?zāi)Ｐ瓦M(jìn)行了理論計(jì)算； （3）運(yùn)用雙K斷裂理論對(duì)內(nèi)水壓力下水工隧洞素混凝土襯砌結(jié)構(gòu)、單筋襯砌結(jié)構(gòu)和雙筋襯砌結(jié)構(gòu)進(jìn)行了斷裂力學(xué)分析，確定了三種不同襯砌結(jié)構(gòu)的雙K斷裂參數(shù)，給出了基于斷裂力學(xué)的裂縫寬度計(jì)算式，進(jìn)

3、而計(jì)算了內(nèi)水壓力下單雙筋襯砌結(jié)構(gòu)的裂縫寬度，并將其與試驗(yàn)實(shí)測(cè)裂縫寬度進(jìn)行了比較； （4）運(yùn)用ANSYS程序分別對(duì)水工隧洞試驗(yàn)?zāi)Ｐ退鼗炷烈r砌結(jié)構(gòu)、單筋襯砌結(jié)構(gòu)和雙筋襯砌結(jié)構(gòu)在試驗(yàn)最大內(nèi)水壓力1.7MPa的工況下進(jìn)行非線性有限元分析，并將分析結(jié)果同試驗(yàn)實(shí)測(cè)值、彈性理論計(jì)算值進(jìn)行了比較。 研究發(fā)現(xiàn)：水工隧洞襯砌開裂前，內(nèi)水壓力主要由襯砌承擔(dān)；襯砌一旦開裂，裂縫很快貫穿襯砌；裂縫貫穿襯砌后，內(nèi)水壓力主要由圍巖承擔(dān)，相同內(nèi)水壓力