本文關鍵詞：水工高壓隧洞襯砌結(jié)構計算的邊值法

  更多相關文章： 水工高壓隧洞 邊值法 混凝土彈性模量 體力理論 圍巖承載比

【摘要】：隨著我國基礎設施建設的持續(xù)推進,水工隧洞等大型地下結(jié)構的建設和發(fā)展也日益加快,尤其是高壓水工隧洞,在國內(nèi)已有了大量的工程應用。自人類開挖隧洞以來,基于襯砌結(jié)構的設計計算方法經(jīng)過不斷的發(fā)展至今已較成熟,目前主要有結(jié)構力學法和彈性力學法兩大類。伴隨計算機的高速發(fā)展,結(jié)構力學法的數(shù)值解法——邊值法應運而生,其因可程序化、高效簡便的優(yōu)點被眾多科研設計人員廣泛使用。本文首先闡述了邊值法的計算原理,對其程序化的重要技術處理方法做了詳細介紹,并繪制了計算程序流程圖,應用MATLAB編制了計算程序。并與理正巖土5.6版的計算結(jié)果進行對比,驗證了本文程序的正確性。然而,傳統(tǒng)邊值法也有其缺點,如不考慮鋼筋混凝土的開裂,不考慮襯砌滲水,所以對高壓隧洞來說,內(nèi)力與配筋計算結(jié)果偏大。在高壓水作用下,隧洞混凝土襯砌一般會開裂并與圍巖脫開,圍巖也就承擔了部分水荷載。所以,本文一方面將襯砌混凝土彈性模量進行折減；另一方面,將邊值法與水荷載的體力理論結(jié)合起來,把襯砌視為透水結(jié)構,內(nèi)水壓力以滲透壓力形式作用在襯砌和圍巖上。采用以上兩種途徑嘗試改進傳統(tǒng)邊值法,并編制計算程序進行了實例計算。其次,本文以圓形高壓水工隧洞為例,考慮到高壓隧洞在很低的水頭下襯砌開裂并與圍巖脫開的實際情況,計算了不同襯砌厚度、隧洞內(nèi)半徑、圍巖滲透系數(shù)、鋼筋間距、內(nèi)水壓力下的圍巖承載比,并以計算所得數(shù)據(jù)為基礎,討論了圍巖承載比隨以上5個變量的變化規(guī)律與取值區(qū)間。最后,對本文的主要工作進行了總結(jié),并對以后的工作進行了展望。
【關鍵詞】：水工高壓隧洞 邊值法 混凝土彈性模量 體力理論 圍巖承載比
【學位授予單位】：大連理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TV672.1
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-7
• 符號規(guī)定7-11
• 1 緒論11-16
• 1.1 引言11
• 1.2 我國水工隧洞的發(fā)展11
• 1.3 水工隧洞襯砌的作用及類型11-12
• 1.3.1 水工隧洞襯砌的作用11-12
• 1.3.2 水工隧洞襯砌常見形式12
• 1.4 水工隧洞設計方法12-14
• 1.4.1 結(jié)構力學法12-14
• 1.4.2 彈性力學法14
• 1.5 高壓水工隧洞設計出現(xiàn)的問題14-15
• 1.6 本文的主要工作15-16
• 2 襯砌結(jié)構計算的邊值法及其驗證16-55
• 2.1 襯砌結(jié)構計算的邊值法16-27
• 2.1.1 原理概述16-17
• 2.1.2 襯砌邊值問題的建立17-21
• 2.1.3 基本方程式的數(shù)值解21-25
• 2.1.4 襯砌結(jié)構交界點處連接處理25-27
• 2.2 算例驗證27-44
• 2.2.1 圓形水工隧洞27-37
• 2.2.2 城門洞形隧洞37-40
• 2.2.3 馬蹄形水工隧洞40-44
• 2.3 剪力位移項對計算結(jié)果的影響44-54
• 2.4 本章小結(jié)54-55
• 3 折減混凝土彈性模量改進邊值法55-66
• 3.1 邊值法計算某隧洞襯砌配筋56-58
• 3.1.1 工況及計算簡圖56-57
• 3.1.2 求解過程57-58
• 3.2 折減混凝土彈性模量對襯砌內(nèi)力的影響58-63
• 3.3 內(nèi)力與外荷載關系63-64
• 3.4 隧洞內(nèi)半徑、襯砌厚度對軸力比的影響64-65
• 3.5 本章小結(jié)65-66
• 4 結(jié)合體力理論改進邊值法66-86
• 4.1 水荷載的體力設計理論66-67
• 4.2 體力理論67
• 4.2.1 體力理論計算模型67
• 4.2.2 體力理論基本假設67
• 4.3 無圍巖松動圈時襯砌外表面水壓力p_2求解67-70
• 4.3.1 襯砌外表面處水壓力p_2計算公式69-70
• 4.3.2 求解襯砌外表面處水壓力p_270
• 4.4 體力理論與邊值法結(jié)合70-73
• 4.4.1 計算方法及流程70-71
• 4.4.2 實際算例71-73
• 4.5 體力理論與邊值法結(jié)合計算配筋面積與實際工程配筋對比73-75
• 4.5.1 瀑布溝水電站壓力管道73-74
• 4.5.2 溪洛渡水電站壓力管道74
• 4.5.3 烏江索風營水電站引水發(fā)電隧洞74-75
• 4.5.4 實例驗證總結(jié)75
• 4.6 影響圍巖承載比的因素探討75-85
• 4.6.1 圍巖承載比N隨內(nèi)水壓力p_1變化的規(guī)律77-78
• 4.6.2 圍巖承載比N隨鋼筋間距S變化的規(guī)律78
• 4.6.3 圍巖承載比N隨襯砌厚度t的變化規(guī)律78-80
• 4.6.4 圍巖承載比N隨隧洞內(nèi)半徑r_1變化的規(guī)律80-83
• 4.6.5 圍巖承載比N隨圍巖滲透系數(shù)K_r變化的規(guī)律83-85
• 4.7 本章小結(jié)85-86
• 5 總結(jié)與展望86-88
• 5.1 本文主要工作及成果86
• 5.2 展望86-88
• 參考文獻88-90
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表學術論文情況90-91
• 致謝91-92

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