水工压力隧洞围岩衬砌钢筋耦合作用机理

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1、万方数据摘要论文题目：水工压力隧洞围岩－衬砌－钢筋耦合作用机理及限裂设计方法研究学科名称：岩土工程研究生：刘波签名：指导教师：李宁教授签名：摘要水工压力引水隧洞作为水利水电工程的重要枢纽工程之一，越来越受到科研与设计人员的重视。本研究针对当前水工压力隧洞分析与设计中存在的固定围岩与衬砌荷载分担比、无法考虑衬砌开裂过程对荷载分担比的影响，从而造成极大浪费等科学与工程问题，从围岩－衬砌混凝土－钢筋（衬砌的配筋）三者之间在限裂（开裂）过程中的相互传力、相互作用过程入手，深入分析三者耦合作用的机理，提出更科学、更合理的衬砌限裂设计方法。论文主要结论与成果归纳如下：1）深

2、入剖析“边值法”、“弹性力学法”、传统有限元法和“公式法”等方法的优缺点及适用范围，结合水工压力隧洞衬砌开裂前后，围岩、衬砌混凝土和钢筋三者之间的传力机理与相互作用过程，揭示了水工压力隧洞中围岩－衬砌混凝土－钢筋三者的耦合作用机理。2）在假定衬砌裂缝分布均匀、围岩为均匀的弹塑性体、围岩与衬砌之间紧密接触的条件下，推导出考虑衬砌开裂过程的围岩－衬砌混凝土－钢筋耦合作用的衬砌配筋解析公式，并论述了其应用于实际工程中的求解思路和步骤。3）分析解析解的局限性，深入分析钢筋与混凝土之间的粘结、滑移作用，建立了围岩－衬砌混凝土－钢筋三者联合承载、相互作用的非线性有限元细观仿

3、真模型，并对其应用于实际工程的分析方法进行了研究。4）对围岩－衬砌混凝土－钢筋三者耦合作用进行系统的数值试验，研究了围岩参数、隧洞内水水头、隧洞洞径和衬砌厚度等主要因素变化对所需配筋量的影响规律，进而得到围岩刚度和衬砌刚度对衬砌荷载分担比的影响规律，在此基础上进一步提出了水工压力隧洞限裂设计原则。1万方数据西安理工大学博士学位论文关键词：水工压力隧洞；限裂设计；耦合作用；衬砌配筋解析公式；设计原则2万方数据AbstractTitle:STUDYONTHEROCK-LINING-REINFORCECOUPLINGMECHANISMANDTHECRACKDESIGN

4、METHODOFHYDRAULICPRESSURETUNNELMajor：GeotechnicalEngineerName：BoLIUSignature:Supervisor：Prof.NingLISignature:AbstractAsoneoftheimportantprojectofwaterconservancyandHydropowerEngineering,hydraulicpressurediversiontunnel,moreandmoreofresearchersanddesignersattention.Accordingtothefixed

5、rockandliningloadsharingratio,cannotconsidertheliningcrackingprocessinfluenceontheloadsharingratiointheanalysisanddesignofhydraulicpressuretunnel,whichcausedagreatwaste.Startfromtheinteractionandstresstransferoftheliningcrackingprocessofthesurroundingrock,liningconcreteandreinforceme

6、nt,furtheranalysisofthecouplingmechanism,andputforwardmorescientific,reasonablelininglimitingcrackdesignmethod.Themainconclusionsandachievementsofthisstudyaresummarizedasfollows:Theadvantages,disadvantagesandscopeofapplicationofthe“boundaryvaluemethod”,“elasticmechanicsmethod”,tradit

7、ionalFEMmethodand“formulamethod”werestudied.Then,combinedwiththeforcetransmissionmechanismandtheinteractionprocessbeforeandaftertheliningcracks,thesurroundingrock,liningconcreteandreinforcementcouplingmechanisminhydraulicpressuretunnelwasrevealed.Ontheassumptionthattheliningcrackdist

8、ribution,hom