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题名水工隧洞光滑接触叠合式衬砌结构承载机理研究
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作者
刘宜杰
黄本胜
袁明道
徐云乾
王威
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机构
广东省水利水电科学研究院
中山大学土木工程学院
河海大学水利水电学院
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出处
《人民长江》
北大核心
2024年第12期203-212,共10页
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基金
广东省水利科技创新项目(2022-03)
中国博士后科学基金项目(2020M672557)。
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文摘
为满足更高质量的建设要求,圆形水工隧洞衬砌结构形式在向多层衬砌叠合受力的方向转变。但目前仍缺少能精确量化隧洞围岩和多层衬砌共同承载时荷载分配的计算模型。为此,采用平面弹性复变函数理论的幂级数解法,基于围岩-衬砌之间的相互作用关系,建立了相应的力学模型,输出围岩和衬砌内任意位置处的应力分量;通过边界条件验证以及与数值解对比证明了该模型的正确性,并以珠三角水资源配置工程为例进行了研究分析。结果表明:①围岩和三层衬砌的径向正应力和环向正应力结果均符合类余弦分布,周期为π;②三层衬砌中内衬钢管的弹模相对最大,所以承载权重最大;③接触径向正应力由外至内趋于减小;④当接触条件不同时,叠合式衬砌承载规律亦不同,光滑接触下的径向正应力和切向正应力分布更平缓,并且同一衬砌内外两边界处的应力分布规律相反;⑤随着输水隧洞内水压增加,衬砌和围岩径向上趋于压缩,环向上则呈现扩胀趋势,这些影响均由内至外越发减弱。研究成果揭示了基于光滑接触关系的叠合式输水隧洞衬砌结构的荷载传递机理和规律,可以为该类型衬砌防护工程的设计和施工提供理论依据。
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关键词
承载机理
三层衬砌
光滑接触
荷载传递机理
圆形输水隧洞
珠三角水资源配置工程
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Keywords
bearing mechanism
triple linings
smooth contact
load transfer mechanism
circular hydraulic tunnel
Pearl River Delta Water Resource Allocation Project
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分类号
U452
[建筑科学—桥梁与隧道工程]
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题名高内水压作用下围岩-叠合式衬砌承载机理力学分析
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作者
刘宜杰
黄本胜
袁明道
史永胜
张旭辉
徐云乾
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机构
广东省水利水电科学研究院
中山大学土木工程学院
河海大学水利水电学院
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出处
《长江科学院院报》
CSCD
北大核心
2024年第10期140-148,164,共10页
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基金
广东省水利科技创新项目(2022-04,2022-03)。
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文摘
为探究圆形水工隧洞衬砌结构中围岩-叠合式衬砌联合承载的力学机理,针对珠江三角洲水资源配置工程“外衬管片-自密实混凝土填充层(SCC)-内衬钢管”三层叠合的衬砌结构形式,采用平面弹性复变函数理论的幂级数解法,从应力函数层面着手,基于围岩-衬砌相互作用关系以及应力边界条件建立了相应的力学模型,推导求解了在开挖荷载和内水压共同作用下围岩和各层衬砌域内任意点的应力分量,揭示了叠合式衬砌结构承载时的荷载传递机理和规律。然后通过边界应力结果以及与数值结果的比对,验证了提出方法的正确性;最后通过参数分析,着重讨论了高内水压对输水隧洞围岩和三层衬砌径向正应力和环向正应力的影响。结果表明:围岩-衬砌联合承载时,围岩和三层衬砌的径向正应力和环向正应力结果均符合余弦分布,而剪应力符合正弦分布;随着输水隧洞内水压增加,三层衬砌和围岩在径向上更趋于压缩,而环向正应力趋向于拉应力并增大。研究成果可为该类型衬砌防护工程的设计和施工提供理论依据。
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关键词
圆形输水隧洞
三层衬砌
高内水压
解析方法
荷载传递机理
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Keywords
circular water conveyance tunnel
three-layer linings
high inner hydraulic pressure
analytical method
load transfer mechanism
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分类号
TV314
[水利工程—水工结构工程]
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