預應力壓力隧洞安全分析與在線監(jiān)測溫度應力解析結題摘要

我國有數個已建在建大型水電工程采用了環(huán)錨預應力混凝土襯砌技術，均埋設了大量觀測儀器。但安全評價分析和在線監(jiān)測預警預報方面的研究嚴重滯后于工程建設。一是這種新型多介質復合結構的開裂計算涉及裂尖奇異問題，一般數值分析方法都難以模擬；二是觀測數據影響因素解析困難，尤其是溫度變化與處于不同約束/應力狀態(tài)的應變計讀數和混凝土應力之間的關系尚不明確。本研究主要解決兩個科學問題：（1）把能解決裂尖奇異問題的有限元線法FEMOL引入安全評價結構計算分析，建立基于FEMOL考慮復合結構材料層間關系的非線性模型，分析襯砌結構在不同荷載組合下（包括錨索斷絲和斷裂）的應力狀態(tài)、裂縫擴展、破壞模式和破壞過程，提出安全評價方法；（2）通過試驗研究，探討溫度變化與處于不同約束/應力狀態(tài)的應變計讀數和混凝土應力之間的關系，建立基于觀測數據的混凝土實際應力數學解析式，為在線監(jiān)測預警預報提供理論依據。 2100433B

我國有數個已建在建大型水電工程采用了環(huán)錨預應力混凝土襯砌技術，均埋設了大量觀測儀器。但安全評價分析和在線監(jiān)測預警預報方面的研究嚴重滯后于工程建設。一是這種新型多介質復合結構的開裂計算涉及裂尖奇異問題，一般數值分析方法都難以模擬；二是觀測數據影響因素解析困難，尤其是溫度變化與處于不同約束/應力狀態(tài)的應變計讀數和混凝土應力之間的關系尚不明確。.本研究主要解決兩個科學問題：（1）把能解決裂尖奇異問題的有限元線法FEMOL引入安全評價結構計算分析，建立基于FEMOL考慮復合結構材料層間關系的非線性模型，分析襯砌結構在不同荷載組合下（包括錨索斷絲和斷裂）的應力狀態(tài)、裂縫擴展、破壞模式和破壞過程，提出安全評價方法；（2）通過試驗研究，探討溫度變化與處于不同約束/應力狀態(tài)的應變計讀數和混凝土應力之間的關系，建立基于觀測數據的混凝土實際應力數學解析式，為在線監(jiān)測預警預報提供理論依據。

本書以水工壓力隧洞襯砌與圍巖聯(lián)合承載的設計思想為主線，在全面闡述水工壓力隧洞結構設計原則的基礎上，分別介紹了不襯砌水工壓力隧洞圍巖應力計算、襯砌水工壓力隧洞結構應力計算、壓力隧洞圍巖抗力系數計算、含水圍巖襯砌應力計算、壓力隧洞溫度應力計算、灌漿式預應力襯砌計算、壓力隧洞混凝土襯砌限裂設計的有限環(huán)變位協(xié)調解析方法，并推導出了相應的解析計算公式。本書給出了水工壓力隧洞圍巖抗力系數的普遍計算式，依據所建立的水工壓力隧洞在溫度荷載和均勻內水壓力聯(lián)合作用下的計算模型，給出了襯砌伸縮縫間距設計與裂縫開展寬度的計算方法和解析計算式。本書還采用斷裂力學理論，推導出了隧洞鋼筋混凝土襯砌限裂設計公式。為便于讀者加深對各章內容的理解，書中每章均列舉了算例。 2100433B

本書為無黏結預應力環(huán)錨襯砌技術的*成果。本書共有11章，內容主要包括：概述，水工隧洞環(huán)錨襯砌技術發(fā)展與工程應用，無黏結預應力環(huán)錨襯砌結構特點與工程設計，吉林引松工程引水隧洞預應力環(huán)錨襯砌設計方案，環(huán)錨襯砌預應力損失與確定方法，基于無內水壓原位試驗的預應力環(huán)錨襯砌和圍巖受力變形特征，基于有內水壓原位試驗的預應力環(huán)錨襯砌和圍巖受力變形特征，無黏結預應力環(huán)錨襯砌數值建模方法與試驗驗證，不同結構形式環(huán)錨襯砌數值模擬及預應力效果，環(huán)錨襯砌錨具槽微膨脹混凝土回填試驗研究，以及無黏結預應力環(huán)錨襯砌施工技術和施工工藝。

本書可供從事水利水電工程技術的科研、設計、施工人員及相關大專院校師生參考使用。

前言

第1章 概述

1．1 引言

1．2 引松工程總體情況及面臨的挑戰(zhàn)

1．3 本書主要內容

第2章 水工隧洞環(huán)錨襯砌技術發(fā)展與工程應用

2．1 引言

2．2 預應力環(huán)錨襯砌技術的發(fā)展歷程

2．3 已建工程應用實例

2．4 預應力環(huán)錨襯砌力學特性研究方法

第3章 無黏結預應力環(huán)錨襯砌結構特點與工程設計

3．1 無黏結預應力環(huán)錨襯砌力學特性

3．2 無黏結預應力環(huán)錨襯砌結構體系

3．3 環(huán)錨襯砌結構設計

第4章 引松工程引水隧洞預應力環(huán)錨襯砌設計方案

4．1 隧洞概況

4．2 預應力環(huán)錨襯砌段設計方案

4．3 預應力環(huán)錨襯砌試驗段設計方案

第5章 環(huán)錨襯砌預應力損失與確定方法

5．1 引言

5．2 環(huán)錨襯砌預應力損失表征與確定方法

5．3 基于環(huán)錨模型結構試驗的預應力損失參數測試

5．4 基于現(xiàn)場原位試驗的預應力損失參數測定

第6章 基于無內水壓原位試驗的預應力環(huán)錨襯砌和圍巖受力變形特征

6．1 引言

6．2 現(xiàn)場試驗地點選取原則

6．3 現(xiàn)場監(jiān)測布置方案

6．4 現(xiàn)場試驗張拉方案

6．5 混凝土襯砌預應力、應變規(guī)律

6．6 無黏結預應力環(huán)錨的力學特性變化規(guī)律

6．7 襯砌與圍巖相互作用特點

第7章 基于有內水壓原位試驗的預應力環(huán)錨襯砌和圍巖受力變形特征

7．1 引言

7．2 用于引松工程的模擬內水壓的原位加載試驗系統(tǒng)

7．3 混凝土襯砌應力應變規(guī)律

7．4 無黏結預應力環(huán)錨的力學特性變化規(guī)律

7．5 加載條件下環(huán)錨襯砌-圍巖聯(lián)合承載作用分析

第8章 無黏結預應力環(huán)錨襯砌數值建模方法與試驗驗證

8．1 引言

8．2 數值建模難點

8．3 預應力環(huán)錨襯砌數值模擬方法

8．4 預應力環(huán)錨襯砌力學特性

8．5 數值模型方法驗證

第9章 不同結構形式環(huán)錨襯砌數值模擬及預應力效果

9．1 引言

9．2 錨具槽位置對環(huán)錨襯砌力學特性影響

9．3 環(huán)錨纏繞方法對環(huán)錨襯砌力學特性影響

9．4 襯砌厚度對環(huán)錨襯砌力學特性影響

9．5 環(huán)錨間距對環(huán)錨襯砌力學特性影響

9．6 隧洞洞型對環(huán)錨襯砌力學特性影響

第10章 環(huán)錨襯砌錨具槽微膨脹混凝土回填試驗研究

10．1 引言

10．2 微膨脹自密實混凝土室內配合比試驗

10．3 微膨脹混凝土回填現(xiàn)場試驗

10．4 微膨脹自密實混凝土配制及澆筑技術要求

第11章 無黏結預應力環(huán)錨襯砌施工技術和施工工藝

11．1 引言

11．2 施工工藝

11．3 施工技術要求

11．4 環(huán)錨張拉控制標準

11．5 施工安全要求

11．6 引松工程現(xiàn)場施工效果分析

參考文獻 2100433B