半刚性网壳锚喷结构力学特性研究及应用

【摘要】：地下网壳喷层作为空间钢筋混凝土壳体结构,目前尚没有成熟的计算理论。本论文根据地面大跨度壳体的力学原理,在网壳锚喷支护结构原理分析的基础上,研究了半刚性钢筋网壳锚喷结构的力学特性及其承载力。论文对网壳锚喷结构进行内力分析和计算,利用开口圆柱壳的一般力学原理和方法,推导出壳体的内力、位移和应力计算式。 依托工业性试验,对单片的钢筋网壳及整架支护结构进行了模型试验,研究网壳支护系统的变形、破坏形态与发展规律。同时,根据模型试验和理论分析建立有限元数值计算模型,并利用ANSYS软件对整架网壳喷层结构进行数值计算。利用对应的节点位移、单元内力的数值计算结果对该网壳结构的内力分析起到一定的补充校核作用,比较不同计算方法结果的差异性,完成了设计方案的优化。结合典型工程,并与其他常用软岩支护方式相比较,完成了网壳支护典型隧道的技术、经济对比和社会效益评价。 综合四方面研究表明,钢筋网壳锚喷支护结构具有良好的力学性能与较高的承载能力。本论文的研究成果为钢筋网壳混凝土支护结构的理论分析与计算及结构的设计与优化奠定了一定的理论基础和依据。