圆形压力隧洞衬砌与围岩荷载分担比研究-西安理工大学学报.PDF

　西安理工大学学报 ＪｏｕｒｎａｌｏｆＸｉ’ａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ（２０１２）Ｖｏｌ．２８Ｎｏ．４　 ３７９ 　　文章编号：１００６４７１０（２０１２）０４０３７９０６ 圆形压力隧洞衬砌与围岩荷载分担比研究 １ １，２ 刘波 ，李宁 （１．西安理工大学 岩土工程研究所，陕西 西安７１００４８； ２．中国科学院寒区旱区环境与工程研究所冻土工程国家重点实验室，甘肃 兰州７３００００） 摘要：结合水工压力隧洞衬砌开裂以后围岩衬砌混凝土钢筋联合作用的实际性状，借助于非线性 有限元程序，对围岩与衬砌（混凝土和钢筋）联合作用和材料性态进行模拟，建立起精细的、高度仿 真的二维（平面应变）数值模型。经过数值分析，得到了在满足规范要求且经济合理的配筋量条件 下衬砌与围岩的荷载分担比、裂缝宽度和裂缝分布规律、混凝土的应力分布规律、钢筋的应力分布 规律。对衬砌与围岩发生相对滑动以及围岩参数变化对荷载分担比的影响进行了分析，发现衬砌 与围岩出现相对滑动时，需要增加配筋量；围岩参数变化时，对相邻裂缝间距（裂缝条数）影响很 大，衬砌的荷载分担比略有上升趋势。 关键词：水工压力隧洞；衬砌配筋；非线性有限元；荷载分担比；衬砌裂缝 中图分类号：ＴＶ７３２．３　　　文献标志码：Ａ ＲｅｓｅａｒｃｈｏｎＬｉｎｉｎｇａｎｄＳｕｒｒｏｕｎｄｉｎｇＲｏｃｋＬｏａｄＳｈａｒｉｎｇＲａｔｉｏｏｆ ＣｉｒｃｕｌａｒＰｒｅｓｓｕｒｅＴｕｎｎｅｌ １ １，２ ＬＩＵＢｏ，ＬＩＮｉｎｇ （１．ＩｎｓｔｉｔｕｔｉｏｎｏｆＧｅｏｔｅｃｈｎｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｘｉ’ａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｘｉ’ａｎ７１００４８，Ｃｈｉｎａ；２．Ｃｏｌｄａｎｄ ＡｒｉｄＲｅｇｉｏｎｓＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，ＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅｓ，Ｌａｎｚｈｏｕ７３００００，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｃｏｍｂｉｎｉｎｇｗｉｔｈａｃｔｕａｌｂｅｈａｖｉｏｒｓｏｆｕｎｉｔｅｄｅｆｆｅｃｔｓｏｆｓｕｒｒｏｕｎｄｉｎｇｒｏｃｋｌｉｎｅｄｃｏｎｃｒｅｔｅｒｅｉｎ ｆｏｒｃｅｍｅｎｔａｆｔｅｒｔｈｅｏｃｃｕｒｒｅｎｃｅｏｆｈｙｄｒａｕｌｉｃｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｐｒｅｓｓｕｒｅｔｕｎｎｅｌｌｉｎｅｄｃｒａｃｋｓ，ａｎｄｂｙｍｅａｎｓｏｆ ｎｏｎｌｉｎｅａｒｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｐｒｏｇｒａｍ，ｔｈｅｕｎｉｔｅｄｅｆｆｅｃｔｓａｎｄｍａｔｅｒｉａｌｂｅｈａｖｉｏｒｓｏｆｓｕｒｒｏｕｎｄｉｎｇｒｏｃｋａｎｌｉｎｉｎｇ （ｃｏｎｃｒｅｔｅａｎｄｓｔｅｅｌｂａｒｓ）ａｒｅｓｉｍｕｌａｔｅｄ，ａｎｄａｆｉｎｅ，ｈｉｇｈｄｅｇｒｅｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ２ｄｉｍｅｎｔｉｏｎ（ｐｌａｉｎｓｔｒａｉｎ） ｎｕｍｅｒｉｃａｌｍｏｄｅｌｉｓｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ．Ｔｈｒｏｕｇｈｎｕｍｅｒｉｃａｌａｎａｌｙｓｉｓ，ｔｈｅｌｏａｄｓｈａｒｉｎｇｒａｔｉｏｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｌｉｎｉｎｇａｎｄ ｓｕｒｒｏｕｎｄｉｎｇｒｏｃｋ，ｔｈｅｃｒａｃｋｗｉｄｔｈａｎｄｃｒａｃｋｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｌａｗｓ，ｔｈｅｃｏｎｃｒｅｔｅｓｔｒｅｓｓｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｌａｗｓ，ａｎｄ ｔｈｅｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄｓｔｒｅｓｓｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｌａｗｓａｒｅｏｂｔａｉｎｅｄｕｎｄｅｒｔｈｅｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓｏｆｓａｔｉｓｆｙｉｎｇｔｈｅｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎｒｅ ｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓａｎｄｔｈｅｅｃｏｎｏｍｉｃａｌｌｙｒａｔｉｏｎａｌｒｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔ．Ｔｈｅｉｍｐａｃｔｏｆｔｈｅｒｅｌａｔｉｖｅｓｌｉｄｉｎｇｏｃｃｕｒｒｅｄｂｅ ｔｗｅｅｎｌｉｎｉｎｇａ