本文關鍵詞：基于混凝土開裂特征的隧道支護結(jié)構(gòu)安全評價方法研究

  更多相關文章： 隧道支護 鋼筋混凝土裂縫 結(jié)構(gòu)安全 隧道變異 開裂特征 彎矩曲率關系

【摘要】：在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中,混凝土的開裂是不可避免的現(xiàn)象,多數(shù)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)都是帶裂工作的。同樣,在隧道二次襯砌中,鋼筋混凝土同樣會產(chǎn)生裂縫,尤其在隧道發(fā)生變異時,產(chǎn)生裂縫的可能性會極大地增加。在現(xiàn)有的規(guī)范中,對于裂縫均是考慮其對結(jié)構(gòu)耐久性的影響,而未考慮裂縫與襯砌安全性的關系。本文通過理論分析,探討了通過裂縫評價襯砌安全性的方法,然后通過數(shù)值模擬進行驗算,給出相應的安全性判定標準,最后通過彎矩曲率的方法對初期支護安全性進行補充驗算,進一步驗證了該方法的合理性。本文主要研究成果如下：1、通過理論分析討論了裂縫的產(chǎn)生原因及種類,分析規(guī)范中的裂縫寬度計算方法并推導了基于數(shù)值分析的裂縫寬度計算方法,探討了鋼筋混凝土裂縫模型的建立方法,確定了裂縫模型中各類單元的參數(shù),最后給出基本假定,提出一種基于裂縫的襯砌安全性評價方法。2、對隧道發(fā)生的各種變異進行歸類,并對每一類變異的原因進行分析,羅列出一系列隧道變異的工況,結(jié)合工程實例,通過大型通用有限元分析軟件ANSYS對各類工況進行計算,對各類工況的裂縫分布形態(tài)進行分析,并計算裂縫的最大寬度和最不利截面的安全系數(shù),擬合兩者之間的關系,確定基于安全性分析的極限裂縫寬度。以此通過裂縫的分布形態(tài)來確定二次襯砌發(fā)生變異的類型,并根據(jù)裂縫的最大寬度來判斷襯砌是否達到安全標準。3、對彎矩曲率計算方法進行探討,并提出了基于編程語言的彎矩曲率計算方法,計算出本文中襯砌的彎矩曲率關系。將計算出的彎矩曲率關系作為材料參數(shù)輸入到有限元分析軟件ADINA中,通過彎矩曲率襯砌與一般彈性襯砌對比,得出了彎矩曲率梁來模擬初期支護更為可靠的結(jié)論。
【關鍵詞】：隧道支護 鋼筋混凝土裂縫 結(jié)構(gòu)安全 隧道變異 開裂特征 彎矩曲率關系
【學位授予單位】：西南交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：U455.7
【目錄】：

• 摘要6-7
• Abstract7-11
• 第一章 緒論11-15
• 1.1 研究背景及意義11-12
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-13
• 1.3 研究內(nèi)容和技術(shù)路線13-15
• 第二章 裂縫評價襯砌安全性的理論方法研究15-28
• 2.1 問題的提出15
• 2.2 混凝土裂縫產(chǎn)生的原因及影響15-17
• 2.2.1 裂縫產(chǎn)生的原因15-16
• 2.2.2 裂縫對結(jié)構(gòu)的影響及控制措施16-17
• 2.3 基于規(guī)范的裂縫設計方法17-19
• 2.4 基于ANSYS的建模及裂縫計算方法19-24
• 2.4.1 裂縫計算模型選擇19-20
• 2.4.2 裂縫模型的建立方法20-23
• 2.4.3 基于ANSYS的裂縫寬度計算方法23-24
• 2.5 利用裂縫評價襯砌安全性方法的建立24-27
• 2.5.1 基本假定24-25
• 2.5.2 利用裂縫評價襯砌安全性的方法25-27
• 2.6 本章小結(jié)27-28
• 第三章 隧道襯砌結(jié)構(gòu)變異特征力學行為研究28-37
• 3.1 問題的提出28
• 3.2 運營隧道變異分類28-32
• 3.2.1 外荷載增加28-30
• 3.2.2 圍巖承載力降低30
• 3.2.3 襯砌材料劣化30-31
• 3.2.4 襯砌承載力降低31-32
• 3.3 變異狀態(tài)工況歸類32-35
• 3.3.1 工程概況32-34
• 3.3.2 變異狀態(tài)設定34-35
• 3.4 本章小結(jié)35-37
• 第四章 裂縫評價二次襯砌安全性的數(shù)值分析37-75
• 4.1 問題的提出37-38
• 4.2 ANSYS模型建立38-43
• 4.2.1 建模參數(shù)38-39
• 4.2.2 工況匯總39-41
• 4.2.3 模型建立41-43
• 4.3 圍巖承載力降低計算分析43-49
• 4.3.1 應力分析43-45
• 4.3.2 裂縫分析45-47
• 4.3.3 安全系數(shù)分析47-48
• 4.3.4 裂縫—安全系數(shù)聯(lián)合分析48-49
• 4.4 荷載增加計算分析49-56
• 4.4.1 應力分析50-52
• 4.4.2 裂縫分析52-54
• 4.4.3 安全系數(shù)分析54-55
• 4.4.4 裂縫—安全系數(shù)聯(lián)合分析55-56
• 4.5 圍巖承載力降低—荷載增加聯(lián)合作用分析56-62
• 4.5.1 應力分析56-59
• 4.5.2 裂縫分析59-60
• 4.5.3 安全系數(shù)分析60-61
• 4.5.4 裂縫—安全系數(shù)聯(lián)合分析61-62
• 4.6 襯砌材料劣化計算分析62-65
• 4.6.1 應力分析62-65
• 4.6.2 裂縫分析65
• 4.7 拱頂空洞計算分析65-72
• 4.7.1 應力分析67-70
• 4.7.2 裂縫分析70-72
• 4.7.3 安全系數(shù)分析72
• 4.8 本章小結(jié)72-75
• 第五章 彎矩曲率評價初期支護安全性研究75-85
• 5.1 問題的提出75
• 5.2 彎矩—曲率關系計算75-81
• 5.2.1 彎矩—曲率計算原理75-78
• 5.2.2 彎矩—曲率計算方法78-80
• 5.2.3 彎矩—曲率計算結(jié)果分析80-81
• 5.3 基于彎矩曲率梁的二次襯砌數(shù)值模擬81-84
• 5.3.1 彎矩曲率梁簡介81
• 5.3.2 基于彎矩曲率梁的建模計算81-84
• 5.4 本章小結(jié)84-85
• 結(jié)論與展望85-88
• 致謝88-89
• 參考文獻89-92
• 攻讀碩士學位期間從事的科研項目92

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本文編號：1085300