水工隧洞襯砌結(jié)構(gòu)限裂計算分析.pdf

1、關(guān)于水工隧洞襯砌結(jié)構(gòu)限裂計算分析的研究雖然已經(jīng)有不少成果，但裂縫寬度的計算多以普通鋼筋混凝土構(gòu)件的拉拔試驗為基礎(chǔ)，而襯砌和圍巖是聯(lián)合承載體，缺少能夠反映圍巖對襯砌作用的試驗和理論研究。 本文通過彈性力學、斷裂力學和非線性有限元對水工隧洞襯砌結(jié)構(gòu)在內(nèi)水壓力下的應(yīng)力及裂縫擴展進行了研究，并將理論結(jié)果與大比尺水工隧洞模型的試驗數(shù)據(jù)進行了比較分析，為進一步完善《水工隧洞設(shè)計規(guī)范》提供了參考，主要研究內(nèi)容如下： （1）內(nèi)水壓力下水

2、工隧洞試驗?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)彈性力學理論推導內(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)力計算公式，以及開裂半徑與內(nèi)水壓力的關(guān)系式，利用推導公式對水工隧洞試驗?zāi)Ｐ瓦M行了理論計算； （3）運用雙K斷裂理論對內(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)進行了斷裂力學分析，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的裂縫寬度計算式，進

3、而計算了內(nèi)水壓力下單雙筋襯砌結(jié)構(gòu)的裂縫寬度，并將其與試驗實測裂縫寬度進行了比較； （4）運用ANSYS程序分別對水工隧洞試驗?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)在試驗最大內(nèi)水壓力1.7MPa的工況下進行非線性有限元分析，并將分析結(jié)果同試驗實測值、彈性理論計算值進行了比較。 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；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，相同內(nèi)水壓力