水工壓力隧洞圍巖-襯砌-鋼筋耦合作用機(jī)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(shè)計(jì)人員的重視。本研究針對當(dāng)前水工壓力隧洞分析與設(shè)計(jì)中存在的固定圍巖與襯砌荷載分擔(dān)比、無法考慮襯砌開裂過程對荷載分擔(dān)比的影響,從而造成極大浪費(fèi)等科學(xué)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(jī)理,提出更科學(xué)、更合理的襯砌限裂設(shè)計(jì)方法。論文主要結(jié)論與成果歸納如下:
　　1)深入剖

2、析“邊值法”、“彈性力學(xué)法”、傳統(tǒng)有限元法和“公式法”等方法的優(yōu)缺點(diǎn)及適用范圍,結(jié)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(jī)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(jī)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(dǎo)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(yīng)用于實(shí)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(jié)、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(xì)觀仿真模型,并對其應(yīng)用于實(shí)際工程的分析方法進(jìn)行了研究。
　　4)對圍巖-襯砌混凝土-鋼筋三者耦合作用進(jìn)行系統(tǒng)的數(shù)值試驗(yàn),研究了圍巖參數(shù)、隧洞內(nèi)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(jìn)而得到圍巖剛度和襯砌剛度對襯砌荷載分擔(dān)比的影響規(guī)律,在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步提出了水工壓力