地下高压岔管洞室稳定及衬砌损伤开裂分析

根据围岩和混凝土破坏原理，提出了围岩和混凝土损伤开裂的三维非线性有限元计算方法，给出了混凝土衬砌开裂后裂缝宽度的估算公式，并对实际工程进行了分析计算。探讨了高压岔管受力和破坏的一些基本特性。     

钢骨高强混凝土柱的非线性分析

目的 进一步研究钢骨高强混凝土柱的工作性能．方法 以有限元理论为基础，运用分析软件(ANSYS)对钢骨高强混凝土柱在单调载荷作用下由混凝土开裂、型钢屈服直至构件破坏的整个受力过程进行数值模拟．结果 计算得到的荷载一位移曲线与试验曲线比较一致，当水平荷载达到极限荷载50％左右时，混凝土开裂；水平荷载达到极限荷载的60％左右时，跨中钢骨下翼缘开始屈服．结论 采用ANSYS程序中的SOLID65单元、SOLID45单元、LINK8杆单元建立钢骨高强混凝土柱有限元模型并进行计算是可行的．     

三维应力混凝土开裂应力计算方法的探讨

在钢筋混凝土非线性有限元分析中，混凝土裂缝计算模型常采用片状裂缝模式，以此模式为基础建立的有限元单元中，混凝土开裂后应考虑到应力的重分布，就应力重分布对各种破坏形态作了一般性的计算。     

Y岔圆形调压井洞室围岩稳定和锚杆支护分析

采用三维非线性有限元弹塑性损伤力学对琅琊山地下电站的Y岔圆形调压井的洞室围岩进行了分析计算,对各种工况下的围岩稳定和支护参数的合理性进行了评述.根据岩体损伤开裂后的应力应变关系,提出了变损伤刚度迭代计算方法,有效地反应了岩体损伤开裂后的围岩破坏特性;采用隐式锚杆柱单元模拟锚杆的支护效应,合理地反应了洞室开挖过程中的锚杆支护受力特性.通过对地下Y岔圆形调压井洞室围岩稳定分析计算,论证了该方法的可行性与合理性,为同类地下工程问题演示了一套完整的分析计算方法.     

地下空间注浆加固围岩抗爆效应模型试验

地下空间注浆加固后的围岩常常由于爆破施工而遭到二次破坏，造成再次渗漏或失稳．本文通过模型试验，研究了地下空间注浆加固围岩掌子面爆炸条件下，由于爆破荷裁导致次生开裂时的爆炸压力、质点加速度和动应变传播规律，并获得了地下空间一定注浆加固围岩在此时的动应变阈值和质点加速度阈值．结果表明，注浆材料强度、装药量是控制次生裂缝的主要因素，按水灰比为0．35，水泥标号为42．5R，配合比为1：1选择的砂浆灌注的裂缝，产生次生开裂的动应变阈值为1×10^-3，质点加速度阈值为1500m／s^2．掌子面爆炸（包括端墙爆和贴爆）条件下，空气冲击波超压具有比较显著的衰减规律和低压下可重复性，已加固裂缝产生次生开裂的压力阈值可用一条拟合曲线来表示．     

UHPC梁开裂弯矩和裂缝试验

为研究超高性能混凝土梁的开裂弯矩和裂缝特征及评估现有规范公式计算超高性能混凝土梁开裂弯矩和裂缝宽度的适用性,进行了8根超高性能混凝土T形简支梁的受弯性能试验,观察试验梁的开裂弯矩和裂缝发展．试验结果表明:预应力水平对开裂荷载影响较大;超高性能混凝土梁的弯曲裂缝细而密,加载初期最大裂缝宽度发展较慢,纵筋屈服后最大裂缝宽度发展明显加快;利用现有规范公式计算超高性能混凝土梁开裂弯矩和最大裂缝宽度过于保守．在现行规范公式的基础上引入抗裂影响系数和裂缝修正系数,给出了超高性能混凝土梁开裂弯矩和最大裂缝宽度的建议公式,建议公式的计算值和试验值吻合良好．     

碾压混凝土断裂特性与诱导缝开裂条件研究

为了研究碾压混凝土的断裂特性和诱导缝的开裂条件,对多组碾压混凝土试件进行3点弯曲梁断裂试验,获得了碾压混凝土的抗拉、抗压强度,断裂韧度和断裂能,以及荷载-加载点挠度曲线、荷载-缝端开度曲线。根据断裂韧度和应力强度因子的关系,建立了结构模型中诱导缝的开裂相似条件。通过3点弯曲梁的非线性开裂计算,由试验测得的荷载-挠度曲线推求出材料的拉应变软化曲线,并将材料的单轴抗拉强度修正为三维状态下的抗拉强度,最终建立了基于虚拟裂缝模型的诱导缝开裂计算条件。试验研究和计算分析所获得的碾压混凝土的开裂特性和开裂条件应用于沙牌碾压混凝土高拱坝的结构模型试验和数值计算中,为研究混凝土高拱坝的开裂和破坏机理提供基本依据。     

含钢率和砼强度对砼缝宽影响的计算模型

以开裂处的钢筋应力和混凝土平均裂缝间距作为基本参数，建立了横向裂缝宽度的计算模型，该模型能准确计算混凝土裂缝宽度，而无需考虑砼和钢筋的变形，解决了砼和钢筋的变形难以测量的困难．     

钢筋混凝土板的有限元分析

从建立钢筋混凝土板的计算模型开始，讨论了钢筋与混凝土的离散，混凝土的本构方程、破坏准则等内容，并用所讨论的模型和破坏准则，对一钢筋混凝土板进行了计算分析．最后与试验结果作了比较，验证了钢筋混凝土板有限元分析的计算方法和可行性．     

深井巷道围岩应力及变形规律的数值分析

采用非线性有限元法，对深井巷道围岩应力及变形状态进行了数值计算．分析了巷道埋深、围岩性质和断面形状对围岩变形的影响．结果表明：当巷道埋探小于某一临界深度时，巷道周边围岩移近量随巷道埋深增加呈线性增加；当超过临界深度时，巷道围岩移近量呈现指数规律增加趋势．围岩变形破坏的临界深度取决于围岩的力学性质及巷道断面形状等因素．     

地下钢筋混凝土岔管应力分析

结合国内某抽水蓄能电站的钢筋混凝土岔管工程实例,提出了围岩、混凝土等材料的数值模拟方法,通过三维有限元线性和非线性计算,分析研究了地下钢筋混凝土岔管在施工、内压、外压等工况下,围岩、衬砌、钢筋的应力与变形,探讨了岔管受力和破坏的一些基本特性.     

Failure Patterns and Energy Analysis of Shaft Lining Concrete in Simulated Deep Underground Environments

The failure patterns and energy evolution of three types of shaft lining concrete subjected to static and dynamic loading were reported.The energy and damage characteristics of concrete were determined by means of a uniaxial hydraulic servo machine,acoustic emission (AE) equipment,a split Hopkinson pressure bar (SHPB) and an ultrasonic wave analyser.The experimental results indicate that the confluence of multiple cracks forms a penetrating cross section in normal high-strength concrete (NHSC) under the condition of static loading,while the elastic energy that surges out at failure can cause tremendous damage when subjected to dynamic loading.A single crack was split into multiple propagation directions due to the presence of fibres in steel fibre-reinforced concrete (SFRC);adding fibre to concrete should be an effective way to dissipate energy.The non-steam-cured reactive powder concrete (NSC-RPC) designed in this paper can store and dissipate more energy than normal concrete,as NSC-RPC exhibits a strong ability to resist impact.Applying NSC-RPC to the long-service material of a shaft lining structure in deep underground engineering is quite effective.     

地下钢筋混凝土岔管三维有限元分析

以我国某大型抽水蓄能电站工程为实例,利用大型通用有限元软件ABAQUS对该电站尾水钢筋混凝土岔管洞段围岩及衬砌的变形和应力状况进行三维有限元分析,根据计算结果对衬砌进行了配筋计算,提出了在实际工作中应做好围岩的固结灌浆、衬砌和锚固的建议.     

深厚冲积层高强钢筋混凝土井壁破坏机理试验研究

对高强钢筋混凝土井壁结构进行了破坏性试验研究。结果表明：在加载初期,高强钢筋混凝土井壁结构中混凝土应力分布符合弹性厚壁筒的应力分布规律;在临近破坏时,高强钢筋混凝土井壁结构中混凝土的应力都大大超过了混凝土的单轴抗压强度,这是由于井壁结构中混凝土处于复杂应力状态下强度提高所致。另外,高强钢筋混凝土井壁结构破裂时,出现斜向断裂裂纹,环向钢筋沿破坏面发生塑性弯曲,并且其破坏面与最大主应力的夹角约为25°～30°,属压剪破坏。     

地震动力作用下纤维混凝土隧道衬砌的试验研究

通过与普通混凝土衬砌结构的对比,研究了纤维混凝土衬砌结构在地震动力作用下的反应和破坏形态.基于相似理论,采用5 m×5 m三向地震模拟振动台进行模型试验,通过输入不同大小的地震波,研究纤维混凝土衬砌在地震动力作用下的破坏特征,并探讨破坏机理.试验结果表明:素混凝土衬砌抗拉强度低、脆性大,裂缝基本呈直线型,断口干净整齐,裂缝挤压处有明显掉块痕迹;纤维混凝土具有限制裂缝发展和结构变形的能力;在地震动力作用下,纤维通过黏结应力能够使混凝土吸收更多能量,降低幅值,反应滞后,减轻了地震力对结构的破坏;纤维混凝土衬砌裂缝多呈锯齿形,挤压松散的小碎块通过纤维黏结在裂缝口.     

官地水电站右岸施工导流洞进口塌方段衬砌结构安全

塌方是水工隧洞施工过程较为常见的工程事故之一,而顶拱塌方是塌方事故中较难处理的一种.根据官地水电站右岸导流洞进口塌方段回填处理措施,建立最大塌方段的断面计算模型,仿真分析了施工开挖、顶拱塌方段回填和下闸封堵等过程,针对回填混凝土与围岩间的接合状态、衬砌混凝土的抗剪断参数等展开了衬砌结构的安全复核.计算结果表明:回填混凝土与围岩间的粘结强度对衬砌结构受力有重要影响,在顶部回填混凝土与外水压力的共同作用下,衬砌混凝土左右两侧拱座位置是潜在破坏区域,应防止其发生剪断破坏.     

隧道衬砌碳化可靠度分析和维修方案比选

基于混凝土碳化随机模型和钢筋锈蚀模型,利用蒙特卡洛随机有限元的方法计算了既有隧道衬砌可靠度和基准期内的失效概率;结合维修需求预测模型,通过维修成本效益的评估,对隧道衬砌维修方案进行了比选;通过一连拱隧道应用,计算其衬砌碳化可靠度,提出了经济合理的维修方案,验证该方法的可行性。     

Corrosion control in underground concrete structures using double waterproofing shield system (DWS)

High level of structural and waterproofing stability leads to long-term service life in underground infrastructures. Interaction between aggressive groundwater with tunnel causes corrosion and damage in concrete structure due to steel reinforcement corrosion and concrete cracks. This study introduces a double waterproofing shield system (DWS) as an innovative solution to waterproofing and structural failures in underground concrete structures. In this method, ordinary shotcrete mixture replaces by an organic polymer concrete (OPC) to construct a water-resistant temporary support right after each partial excavation. Two groups of specimens including reference concrete and OPC specimens were provided and tested in accordance with ASTM C 642. Waterproofing parameters including porosity, pore volume, permeability and hydraulic conductivity have been determined. Results show a remarkable reduction in mentioned parameters for OPC compared with ordinary concrete. Improvement in waterproofing performance of temporary support corresponds to a healthy final lining and increase in service life of the structure.     

压力隧洞衬砌结构型式选择准则

为了从渗透角度给出压力隧洞衬砌结构型式的选择准则,采用渗流-应力-开裂耦合分析模型,进行一系列组合工况下的压力隧洞内水外渗分析,计算得到在不同工况下不同内水压力时的压力隧洞综合透水率.以综合透水率作为判断隧洞是否渗透破坏的标准,建立破坏内水压力与围岩综合抗渗指标的关系,拟合出不同容许吕荣值对应的破坏内水压力与围岩综合抗渗指标的关系曲线,作为钢筋混凝土衬砌与钢板衬砌以及不衬砌与钢筋混凝土衬砌的分界线.研究结果表明,当围岩综合抗渗指标<25时,必须采用钢筋混凝土或钢板衬砌;当围岩综合抗渗指标较大时,对低水头电站压力隧洞可不衬砌.     

地铁隧道衬砌管片承载力试验及计算方法

对3片1∶1衬砌管片进行了承载力试验,分析了试验加载方式和配筋率对钢筋混凝土衬砌管片破坏机理、极限荷载的影响。试验结果表明,轴力作用可以有效提高衬砌管片的开裂荷载、屈服荷载和极限荷载;衬砌管片屈服荷载和极限荷载随配筋率的提高而提高,但提高幅度不大,而配筋率的提高对开裂荷载基本无影响。根据衬砌管片偏心受压破坏模式,给出了衬砌管片偏心受压承载力实用计算公式。