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《河海大学》 2004年
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三峡工程右岸地下厂房引水洞衬砌混凝土轴向裂缝成因分析

金玉  
【摘要】: 长江三峡水利枢纽地下电站位于长江右岸,其厂房引水洞为有压洞,按“一机一洞”平行布置。在浇筑过程中,陆续在各洞体衬砌的腰部附近及底部发现顺水流向规律性很强的轴向裂缝,特别是3#、4#洞的情况更为严重。因此,有必要探讨裂缝产生的原因。因3#、4#洞浇筑过程中未埋设观测仪器,所以本文对1#洞进行了仿真分析,从而为其它洞室裂缝的预防和已有裂缝的处理提供理论依据。 由于本工程混凝土材料各项物性参数即无试验数据又无量测数据,所以,本文首先结合实际测量资料对其进行了参数的优化反演。在此方法中,主要是误差函数的建立和优化方法的选择。在参数优化反演中,着重推导和分析了最小二乘反演方法,针对本工程实际情况,对其进行考虑时间效应和无量纲化的改进。然后编制相应的程序,进一步通过算例对其进行了验证,同时对反演中各问题进行了较为详细的分析,亦系统的介绍了变尺度优化方法。 结合引水洞的温度和应变实测资料,利用考虑时间效应、无量纲化的最小二乘误差函数,采用梯度优化方法中变尺度方法对其热、力学参数进行了确定性反演。针对本工程引水洞衬砌内布置有冷却水管,对绝热温升模型在通水前后采用了不同的表达式,并分别对其进行了优化反演分析。 应用三维非线性有限元方法,从仿真分析的角度可以比较真实地反映混凝土的实际变形、温度和应力分布规律,在此基础上,来分析衬砌混凝土的裂缝成因。对可能导致裂缝的几种工况,本文应用三维和二维非线性有限元分别对其进行不稳定温度场和徐变应力场的仿真分析。通过分析得出了导致裂缝的几种可能原因依次为:混凝土的围岩变形、自生体积变形、气温骤降、绝热温升、衬砌厚度和冷却水管等,为今后类似工程提供理论依据。 针对实际工程中,地基与衬砌混凝土之间网格的不协调,本文给出了非一致网格协调位移解法,并探讨了混凝土的徐变机理。
【学位授予单位】:河海大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2004
【分类号】:TV33

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