本文關(guān)鍵詞：水工高壓隧洞襯砌結(jié)構(gòu)計(jì)算的邊值法

  更多相關(guān)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(guó)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的持續(xù)推進(jìn),水工隧洞等大型地下結(jié)構(gòu)的建設(shè)和發(fā)展也日益加快,尤其是高壓水工隧洞,在國(guó)內(nèi)已有了大量的工程應(yīng)用。自人類開(kāi)挖隧洞以來(lái),基于襯砌結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算方法經(jīng)過(guò)不斷的發(fā)展至今已較成熟,目前主要有結(jié)構(gòu)力學(xué)法和彈性力學(xué)法兩大類。伴隨計(jì)算機(jī)的高速發(fā)展,結(jié)構(gòu)力學(xué)法的數(shù)值解法——邊值法應(yīng)運(yùn)而生,其因可程序化、高效簡(jiǎn)便的優(yōu)點(diǎn)被眾多科研設(shè)計(jì)人員廣泛使用。本文首先闡述了邊值法的計(jì)算原理,對(duì)其程序化的重要技術(shù)處理方法做了詳細(xì)介紹,并繪制了計(jì)算程序流程圖,應(yīng)用MATLAB編制了計(jì)算程序。并與理正巖土5.6版的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對(duì)比,驗(yàn)證了本文程序的正確性。然而,傳統(tǒng)邊值法也有其缺點(diǎn),如不考慮鋼筋混凝土的開(kāi)裂,不考慮襯砌滲水,所以對(duì)高壓隧洞來(lái)說(shuō),內(nèi)力與配筋計(jì)算結(jié)果偏大。在高壓水作用下,隧洞混凝土襯砌一般會(huì)開(kāi)裂并與圍巖脫開(kāi),圍巖也就承擔(dān)了部分水荷載。所以,本文一方面將襯砌混凝土彈性模量進(jìn)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(lái),把襯砌視為透水結(jié)構(gòu),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(jìn)傳統(tǒng)邊值法,并編制計(jì)算程序進(jìn)行了實(shí)例計(jì)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(kāi)裂并與圍巖脫開(kāi)的實(shí)際情況,計(jì)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(jì)算所得數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),討論了圍巖承載比隨以上5個(gè)變量的變化規(guī)律與取值區(qū)間。最后,對(duì)本文的主要工作進(jìn)行了總結(jié),并對(duì)以后的工作進(jìn)行了展望。
【關(guān)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(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TV672.1
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-7
• 符號(hào)規(guī)定7-11
• 1 緒論11-16
• 1.1 引言11
• 1.2 我國(guó)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(jiàn)形式12
• 1.4 水工隧洞設(shè)計(jì)方法12-14
• 1.4.1 結(jié)構(gòu)力學(xué)法12-14
• 1.4.2 彈性力學(xué)法14
• 1.5 高壓水工隧洞設(shè)計(jì)出現(xiàn)的問(wèn)題14-15
• 1.6 本文的主要工作15-16
• 2 襯砌結(jié)構(gòu)計(jì)算的邊值法及其驗(yàn)證16-55
• 2.1 襯砌結(jié)構(gòu)計(jì)算的邊值法16-27
• 2.1.1 原理概述16-17
• 2.1.2 襯砌邊值問(wèn)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(gòu)交界點(diǎn)處連接處理25-27
• 2.2 算例驗(yàn)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(xiàng)對(duì)計(jì)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(jìn)邊值法55-66
• 3.1 邊值法計(jì)算某隧洞襯砌配筋56-58
• 3.1.1 工況及計(jì)算簡(jiǎn)圖56-57
• 3.1.2 求解過(guò)程57-58
• 3.2 折減混凝土彈性模量對(duì)襯砌內(nèi)力的影響58-63
• 3.3 內(nèi)力與外荷載關(guān)系63-64
• 3.4 隧洞內(nèi)半徑、襯砌厚度對(duì)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(jìn)邊值法66-86
• 4.1 水荷載的體力設(shè)計(jì)理論66-67
• 4.2 體力理論67
• 4.2.1 體力理論計(jì)算模型67
• 4.2.2 體力理論基本假設(shè)67
• 4.3 無(wú)圍巖松動(dòng)圈時(shí)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(jì)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(jì)算方法及流程70-71
• 4.4.2 實(shí)際算例71-73
• 4.5 體力理論與邊值法結(jié)合計(jì)算配筋面積與實(shí)際工程配筋對(duì)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(fēng)營(yíng)水電站引水發(fā)電隧洞74-75
• 4.5.4 實(shí)例驗(yàn)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(xiàn)88-90
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況90-91
• 致謝91-92

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