水工隧洞襯砌結構限裂計算分析.pdf

1、關于水工隧洞襯砌結構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件的拉拔試驗為基礎，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構在內水壓力下的應力及裂縫擴展進行了研究，并將理論結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《水工隧洞設計規(guī)范》提供了參考，主要研究內容如下： （1）內水壓力下水

2、工隧洞試驗模型單雙筋襯砌結構的鋼筋應力和混凝土變形情況； （2）根據(jù)彈性力學理論推導內水壓力下水工隧洞素混凝土襯砌結構、單筋襯砌結構和雙筋襯砌結構的應力計算公式，以及開裂半徑與內水壓力的關系式，利用推導公式對水工隧洞試驗模型進行了理論計算； （3）運用雙K斷裂理論對內水壓力下水工隧洞素混凝土襯砌結構、單筋襯砌結構和雙筋襯砌結構進行了斷裂力學分析，確定了三種不同襯砌結構的雙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、而計算了內水壓力下單雙筋襯砌結構的裂縫寬度，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模型素混凝土襯砌結構、單筋襯砌結構和雙筋襯砌結構在試驗最大內水壓力1.7MPa的工況下進行非線性有限元分析，并將分析結果同試驗實測值、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，內水壓力主要由圍巖承擔，相同內水壓力