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水工隧洞组合衬砌结构开裂特性研究
被引量:
3
1
作者
王汉辉
王博士
+2 位作者
张存慧
徐振东
苏凯
《人民长江》
北大核心
2024年第10期173-181,共9页
为研究铺设排水板的水工隧洞组合衬砌结构开裂特性,从结构变形协调的角度推导了多层厚壁圆筒模型理论公式。以珠江三角洲水资源配置工程某水工隧洞为依托,对无排水板铺设方案和全排水板铺设方案下组合衬砌进行受力分析;基于有限元软件LU...
为研究铺设排水板的水工隧洞组合衬砌结构开裂特性,从结构变形协调的角度推导了多层厚壁圆筒模型理论公式。以珠江三角洲水资源配置工程某水工隧洞为依托,对无排水板铺设方案和全排水板铺设方案下组合衬砌进行受力分析;基于有限元软件LUSAS建立数值计算模型,采用塑性损伤多裂缝混凝土本构模型,探究排水板局部铺设下组合衬砌钢管变形和应力演化特征以及自密实混凝土的开裂特性。结果表明:无排水板方案下钢管只承载较小比例的内水压,全排水板方案下钢管承载约1/3的内水压,此时自密实混凝土均已达到开裂水平;开裂非线性分析表明,在自密实混凝土损伤开裂后钢管位移最大值位于腰部下侧靠近排水板末端,排水板铺设区域钢管应力达到屈服强度的1/3,未充分发挥承载能力;自密实混凝土裂缝发育大致表现为弹性阶段、起裂阶段、拓展阶段、波动阶段等4个阶段,新的表面裂缝产生后会迅速贯穿、拓展,并造成周围相邻两条裂缝轻微闭合,贯穿裂缝主要位于排水板铺设区域。研究成果可为组合衬砌结构优化设计提供参考。
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关键词
水工隧洞
组合衬砌
排水板
开裂特性
裂缝宽度
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职称材料
铺设排水板的水工隧洞组合衬砌受力特性研究
2
作者
张传健
王博士
+2 位作者
张存慧
陶军
苏凯
《人民长江》
北大核心
2024年第10期182-189,196,共9页
为研究铺设排水板的水工隧洞组合衬砌结构受力特性,基于有限元软件ABAQUS建立围岩-组合衬砌整体三维数值模型,考虑围岩的约束作用、结构交界面接触非线性和自密实混凝土开裂非线性,研究内水压作用下组合衬砌钢管、自密实混凝土、管片、...
为研究铺设排水板的水工隧洞组合衬砌结构受力特性,基于有限元软件ABAQUS建立围岩-组合衬砌整体三维数值模型,考虑围岩的约束作用、结构交界面接触非线性和自密实混凝土开裂非线性,研究内水压作用下组合衬砌钢管、自密实混凝土、管片、螺栓等结构的受力特征以及排水板材料属性对组合衬砌结构承载性能的影响。研究结果表明:衬砌充水运行时,钢管发生“横椭圆”膨胀变形,整体出现上抬趋势,排水板端部钢管处于弯剪受力状态,整体应力水平较低;自密实混凝土在排水板端部开裂后发生错动,环向分布多条贯穿裂缝;管片变形主要发生在无排水板铺设区域,环向以受拉为主,而环向螺栓有较大的安全裕度;排水板材料属性对组合衬砌承载性能影响显著,随着其弹性模量略微增加,钢管各部位内水压承载比明显降低,自密实混凝土底部发生开裂,管片环向拉应力持续增大,组合衬砌出现整体联合承载趋势,对管片受力较为不利,后期优化设计应以控制排水板弹性模量为主,建议其弹性模量取值不超过10 MPa,以保证衬砌结构安全运行。研究成果可为水工隧洞组合衬砌结构设计提供参考。
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关键词
水工隧洞
组合衬砌
排水板
受力特性
安全裕度
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职称材料
平面SH波入射下深埋圆形组合衬砌洞室的动力反应分析
被引量:
11
3
作者
李刚
钟启凯
尚守平
《湖南大学学报(自然科学版)》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2010年第1期17-22,共6页
利用波函数展开法,研究平面SH波入射下,深埋圆形组合衬砌洞室的动力反应问题.利用得到的级数解和数学应用软件MathCAD编写计算机程序,讨论了入射波频率、组合衬砌结构的厚度比、弹性模量、泊松比、密度等因素对围岩和衬砌结构动应力集...
利用波函数展开法,研究平面SH波入射下,深埋圆形组合衬砌洞室的动力反应问题.利用得到的级数解和数学应用软件MathCAD编写计算机程序,讨论了入射波频率、组合衬砌结构的厚度比、弹性模量、泊松比、密度等因素对围岩和衬砌结构动应力集中系数的影响.结果表明组合衬砌确实能有效地发挥围岩的自承能力,降低衬砌结构的动应力集中,且在低频入射时效果显著.
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关键词
波函数展开法
深埋洞室
动应力集中
SH波
级数解
组合衬砌
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职称材料
偏压荷载作用下波纹钢板-衬砌组合结构注浆不密实时隧道内力和变形
4
作者
董延东
《铁道建筑》
北大核心
2024年第11期100-106,共7页
一座重载铁路隧道波纹钢板-衬砌组合结构存在注浆不密实等病害。通过室内试验和数值模拟,分析了有无波纹钢板加固,偏压荷载作用下,组合结构在注浆不密实时的力学响应。结果表明:波纹钢板加固下,与注浆全密实相比,拱腰30°范围注浆...
一座重载铁路隧道波纹钢板-衬砌组合结构存在注浆不密实等病害。通过室内试验和数值模拟,分析了有无波纹钢板加固,偏压荷载作用下,组合结构在注浆不密实时的力学响应。结果表明:波纹钢板加固下,与注浆全密实相比,拱腰30°范围注浆不密实和拱顶30°范围注浆不密实工况组合结构的承载力下降了7%~10%,而拱顶30°范围注浆不密实工况组合结构的承载力则下降了12.5%,说明拱顶范围注浆不密实对组合结构承载性能的影响最大;波纹钢板加固下,随着拱顶注浆不密实范围的增加,结构破坏时左拱肩最大位移逐渐增大。工程中要注意组合结构存在拱顶注浆不密实的问题,不密实范围越大,对于组合结构的承载能力影响越大。
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关键词
重载铁路
波纹钢板-
衬
砌
组合
结构
加固
注浆不密实
偏压加载
试验研究
数值模拟
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职称材料
组合式混凝土衬砌台车在深圳供水工程中的应用
5
作者
邱发起
《铁道建筑》
北大核心
2005年第9期55-56,共2页
在深水工程5#隧洞二次衬砌混凝土施工中,成功地采用自行设计、加工的组合式混凝土衬砌台车进行混凝土浇筑。文章介绍组合式混凝土衬砌台车的结构、工作原理和施工工艺,与整体式混凝土衬砌台车相比具有一定优势。
关键词
组合
式混凝土
衬
砌
台车
整体式混凝土
衬
砌
台车
工艺流程
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职称材料
P波入射下浅埋圆形复合式衬砌隧道减震力学特性研究
被引量:
10
6
作者
王帅帅
高波
申玉生
《铁道学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2016年第6期108-116,共9页
本文利用波函数展开法,给出平面P波入射下浅埋圆形双层衬砌隧道动应力集中系数级数解,并分析P波入射角和入射频率对不同衬砌刚度组合隧道动应力集中系数的影响。研究表明:P波入射角度和入射频率对衬砌洞室动应力集中系数有明显影响,随着...
本文利用波函数展开法,给出平面P波入射下浅埋圆形双层衬砌隧道动应力集中系数级数解,并分析P波入射角和入射频率对不同衬砌刚度组合隧道动应力集中系数的影响。研究表明:P波入射角度和入射频率对衬砌洞室动应力集中系数有明显影响,随着P波入射角和入射频率增大,衬砌的动应力集中系数分布变复杂;在低频入射情况下,当组合式衬砌洞室中衬砌1为刚度较低的柔性衬砌和减震层时,刚性衬砌2的动应力集中系数明显降低,衬砌1刚度越低,衬砌2动应力集中系数越小;与高频入射波相比,柔性衬砌和减震层对低频入射波下衬砌2的动应力有更好的减震效果。本文结合某穿越Ⅸ度地震区浅埋管道隧道工程,研究减震层厚度和弹性模量对"围岩-减震层-衬砌"洞室动应力集中系数的影响,建议减震层弹性模量小于围岩弹性模量的1/20,减震层最优厚度宜取洞室内净空直径的1/25。
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关键词
P波
圆形洞室
组合
式
衬
砌
柔性
衬
砌
减震层
动应力集中系数
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职称材料
题名
水工隧洞组合衬砌结构开裂特性研究
被引量:
3
1
作者
王汉辉
王博士
张存慧
徐振东
苏凯
机构
长江勘测规划设计研究有限责任公司
武汉大学水资源工程与调度全国重点实验室
苏州科技城管理委员会
出处
《人民长江》
北大核心
2024年第10期173-181,共9页
基金
国家自然科学基金项目(51879207)。
文摘
为研究铺设排水板的水工隧洞组合衬砌结构开裂特性,从结构变形协调的角度推导了多层厚壁圆筒模型理论公式。以珠江三角洲水资源配置工程某水工隧洞为依托,对无排水板铺设方案和全排水板铺设方案下组合衬砌进行受力分析;基于有限元软件LUSAS建立数值计算模型,采用塑性损伤多裂缝混凝土本构模型,探究排水板局部铺设下组合衬砌钢管变形和应力演化特征以及自密实混凝土的开裂特性。结果表明:无排水板方案下钢管只承载较小比例的内水压,全排水板方案下钢管承载约1/3的内水压,此时自密实混凝土均已达到开裂水平;开裂非线性分析表明,在自密实混凝土损伤开裂后钢管位移最大值位于腰部下侧靠近排水板末端,排水板铺设区域钢管应力达到屈服强度的1/3,未充分发挥承载能力;自密实混凝土裂缝发育大致表现为弹性阶段、起裂阶段、拓展阶段、波动阶段等4个阶段,新的表面裂缝产生后会迅速贯穿、拓展,并造成周围相邻两条裂缝轻微闭合,贯穿裂缝主要位于排水板铺设区域。研究成果可为组合衬砌结构优化设计提供参考。
关键词
水工隧洞
组合衬砌
排水板
开裂特性
裂缝宽度
Keywords
hydraulic tunnel
combined lining
drainage board
cracking characteristics
crack width
分类号
TV554 [水利工程—水利水电工程]
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职称材料
题名
铺设排水板的水工隧洞组合衬砌受力特性研究
2
作者
张传健
王博士
张存慧
陶军
苏凯
机构
长江勘测规划设计研究有限责任公司
武汉大学水资源工程与调度全国重点实验室
苏州科技城管理委员会
出处
《人民长江》
北大核心
2024年第10期182-189,196,共9页
基金
国家自然科学基金项目(51879207)。
文摘
为研究铺设排水板的水工隧洞组合衬砌结构受力特性,基于有限元软件ABAQUS建立围岩-组合衬砌整体三维数值模型,考虑围岩的约束作用、结构交界面接触非线性和自密实混凝土开裂非线性,研究内水压作用下组合衬砌钢管、自密实混凝土、管片、螺栓等结构的受力特征以及排水板材料属性对组合衬砌结构承载性能的影响。研究结果表明:衬砌充水运行时,钢管发生“横椭圆”膨胀变形,整体出现上抬趋势,排水板端部钢管处于弯剪受力状态,整体应力水平较低;自密实混凝土在排水板端部开裂后发生错动,环向分布多条贯穿裂缝;管片变形主要发生在无排水板铺设区域,环向以受拉为主,而环向螺栓有较大的安全裕度;排水板材料属性对组合衬砌承载性能影响显著,随着其弹性模量略微增加,钢管各部位内水压承载比明显降低,自密实混凝土底部发生开裂,管片环向拉应力持续增大,组合衬砌出现整体联合承载趋势,对管片受力较为不利,后期优化设计应以控制排水板弹性模量为主,建议其弹性模量取值不超过10 MPa,以保证衬砌结构安全运行。研究成果可为水工隧洞组合衬砌结构设计提供参考。
关键词
水工隧洞
组合衬砌
排水板
受力特性
安全裕度
Keywords
hydraulic tunnel
combined lining
drainage board
mechanical characteristics
safety margin
分类号
TV314 [水利工程—水工结构工程]
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职称材料
题名
平面SH波入射下深埋圆形组合衬砌洞室的动力反应分析
被引量:
11
3
作者
李刚
钟启凯
尚守平
机构
湖南大学土木工程学院
中建三局股份公司工程承包总公司
出处
《湖南大学学报(自然科学版)》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2010年第1期17-22,共6页
基金
国家科技支撑计划资助项目(2006BAJ03A10-06)
湖南省科技厅资助项目(06SK4057)
湖南省建设科技项目(2006-15)
文摘
利用波函数展开法,研究平面SH波入射下,深埋圆形组合衬砌洞室的动力反应问题.利用得到的级数解和数学应用软件MathCAD编写计算机程序,讨论了入射波频率、组合衬砌结构的厚度比、弹性模量、泊松比、密度等因素对围岩和衬砌结构动应力集中系数的影响.结果表明组合衬砌确实能有效地发挥围岩的自承能力,降低衬砌结构的动应力集中,且在低频入射时效果显著.
关键词
波函数展开法
深埋洞室
动应力集中
SH波
级数解
组合衬砌
Keywords
wave function expansion method
deep buried cavity
dynamic stress concentration
SH waves
series solution
composite-lining
分类号
O347 [理学—固体力学]
P315.3 [天文地球—地震学]
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职称材料
题名
偏压荷载作用下波纹钢板-衬砌组合结构注浆不密实时隧道内力和变形
4
作者
董延东
机构
国能运输技术研究院有限责任公司
出处
《铁道建筑》
北大核心
2024年第11期100-106,共7页
基金
国能朔黄铁路发展有限责任公司科技创新项目(朔服务[2023]348号)。
文摘
一座重载铁路隧道波纹钢板-衬砌组合结构存在注浆不密实等病害。通过室内试验和数值模拟,分析了有无波纹钢板加固,偏压荷载作用下,组合结构在注浆不密实时的力学响应。结果表明:波纹钢板加固下,与注浆全密实相比,拱腰30°范围注浆不密实和拱顶30°范围注浆不密实工况组合结构的承载力下降了7%~10%,而拱顶30°范围注浆不密实工况组合结构的承载力则下降了12.5%,说明拱顶范围注浆不密实对组合结构承载性能的影响最大;波纹钢板加固下,随着拱顶注浆不密实范围的增加,结构破坏时左拱肩最大位移逐渐增大。工程中要注意组合结构存在拱顶注浆不密实的问题,不密实范围越大,对于组合结构的承载能力影响越大。
关键词
重载铁路
波纹钢板-
衬
砌
组合
结构
加固
注浆不密实
偏压加载
试验研究
数值模拟
Keywords
heavy haul railway
corrugated steel plate-lining composite structure
reinforcement
not grouting densely filled
biased load
experimental research
numerical simulation
分类号
U457.3 [建筑科学—桥梁与隧道工程]
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职称材料
题名
组合式混凝土衬砌台车在深圳供水工程中的应用
5
作者
邱发起
机构
中铁十六局集团第一工程有限公司
出处
《铁道建筑》
北大核心
2005年第9期55-56,共2页
文摘
在深水工程5#隧洞二次衬砌混凝土施工中,成功地采用自行设计、加工的组合式混凝土衬砌台车进行混凝土浇筑。文章介绍组合式混凝土衬砌台车的结构、工作原理和施工工艺,与整体式混凝土衬砌台车相比具有一定优势。
关键词
组合
式混凝土
衬
砌
台车
整体式混凝土
衬
砌
台车
工艺流程
分类号
U455.39 [建筑科学—桥梁与隧道工程]
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职称材料
题名
P波入射下浅埋圆形复合式衬砌隧道减震力学特性研究
被引量:
10
6
作者
王帅帅
高波
申玉生
机构
西南交通大学交通隧道工程教育部重点实验室
出处
《铁道学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2016年第6期108-116,共9页
基金
国家自然科学基金(51178398)
文摘
本文利用波函数展开法,给出平面P波入射下浅埋圆形双层衬砌隧道动应力集中系数级数解,并分析P波入射角和入射频率对不同衬砌刚度组合隧道动应力集中系数的影响。研究表明:P波入射角度和入射频率对衬砌洞室动应力集中系数有明显影响,随着P波入射角和入射频率增大,衬砌的动应力集中系数分布变复杂;在低频入射情况下,当组合式衬砌洞室中衬砌1为刚度较低的柔性衬砌和减震层时,刚性衬砌2的动应力集中系数明显降低,衬砌1刚度越低,衬砌2动应力集中系数越小;与高频入射波相比,柔性衬砌和减震层对低频入射波下衬砌2的动应力有更好的减震效果。本文结合某穿越Ⅸ度地震区浅埋管道隧道工程,研究减震层厚度和弹性模量对"围岩-减震层-衬砌"洞室动应力集中系数的影响,建议减震层弹性模量小于围岩弹性模量的1/20,减震层最优厚度宜取洞室内净空直径的1/25。
关键词
P波
圆形洞室
组合
式
衬
砌
柔性
衬
砌
减震层
动应力集中系数
Keywords
Buffer layers
Damping
Earthquakes
Elastic moduli
Geometry
Linings
Optical waveguides
Seismic waves
Stiffness
Wave functions
分类号
U451.4 [建筑科学—桥梁与隧道工程]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
水工隧洞组合衬砌结构开裂特性研究
王汉辉
王博士
张存慧
徐振东
苏凯
《人民长江》
北大核心
2024
3
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职称材料
2
铺设排水板的水工隧洞组合衬砌受力特性研究
张传健
王博士
张存慧
陶军
苏凯
《人民长江》
北大核心
2024
0
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职称材料
3
平面SH波入射下深埋圆形组合衬砌洞室的动力反应分析
李刚
钟启凯
尚守平
《湖南大学学报(自然科学版)》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2010
11
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职称材料
4
偏压荷载作用下波纹钢板-衬砌组合结构注浆不密实时隧道内力和变形
董延东
《铁道建筑》
北大核心
2024
0
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职称材料
5
组合式混凝土衬砌台车在深圳供水工程中的应用
邱发起
《铁道建筑》
北大核心
2005
0
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职称材料
6
P波入射下浅埋圆形复合式衬砌隧道减震力学特性研究
王帅帅
高波
申玉生
《铁道学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2016
10
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职称材料
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