原文传递
沉管隧道管段施工期温度应力仿真分析研究
| 论文题名： | 沉管隧道管段施工期温度应力仿真分析研究 |
| 关键词： | 沉管隧道;隧道管段;施工期;温度应力;温度徐变应力场;稳态温度场;水管冷却;仿真分析软件;裂缝控制;热力学性能;非稳态;有限元;混凝土;弹性模量;徐变度;子结构法;有害裂缝;求解;裂缝产生;控制设计 |
| 摘要： | 沉管隧道管段预制时因温度、干缩等因素变化引起的裂缝会严重地危害沉管隧逆的水密 性、安全性和耐久性。为此，必须进行温度、裂缝控制设计以减少或消除影响隧道安全运营 的有害裂缝。管段的温度和裂缝控制设计达到防止有害裂缝产生的依据是温度徐变应力小于 各龄期的抗拉强度。因此，开展管段施工期温度场和温度徐变应力场仿真分析的研究具有重 要应用价值。 本文以宁波常洪隧道为工程背景，研究了求解管段施工期非稳态温度场和温度徐变应力 场的计算方法。提出了一个适合于求解非稳态温度场的稳定性较好的有限元直接积分法，一 个适合于求解水管冷却问题的有限元子结构法及一个基于非线性弹性理论、线性徐变理论和 初应变法的增量型有限元法。基于上述理论和方法，编制了一个仿真分析软件，该软件能够 模拟施工过程，即各浇筑层弹性模量、徐变度、绝热温升之间的差异，以及混凝土弹性模量、 徐变度、绝热温升、初始温度、环境温度、表面放热系数、水管冷却参数等因素的变化。用 该软件计算了常洪隧道某管段施工期温度场和温度徐变应力场，得到了它们的时空变化规 律。本文还研究了水管冷却、冷却高度、冷却水流量、停歇浇筑时间等因素对温度场和温度 徐变应力场的影响规律。简单介绍了仿真分析软件的组成、功能和使用。 针对混凝土热力学性能指标的影响因素，提出了有关混凝土热力学性能指标的经验公式 以及估算混凝土热力学性能指标的计算公式。 最后，在定性分析温度裂缝、干缩裂缝产生的机理的基础上，从原材料的选取、工程措 施、施工监测与管理等几个方面提出了管段预制时温度和干缩裂缝控制的综合措施。 通过以上研究，使求解非氢态温度场、水管冷却作用下的非稳态温度场和温度徐变应力 场的计算理论得到了进一步完善。利用本文开发的仿真分析软件可以解决管段施工期非稳态 温度场和温度徐变应力场的计算问题。仿真计算结果表明，水管冷却对于防止底板底部产生 贯穿性裂缝的效果是明显的，施工参数、徐变度、弹性模量等对温度场和温度徐变应力场均 有一定程度的影响。 关键词 沉管隧道；水管冷却；应力场；温度场；弹性；非线性；非稳态；徐变；仿真分析；有限元；子结构法； |
| 作者： | 梅甫良 |
| 专业： | 工程力学 |
| 导师： | 曾德顺 |
| 授予学位： | 博士 |
| 授予学位单位： | 同济大学特种土木工程技术研究所 |
| 学位年度： | 2003 |
| 正文语种： | 中文 |
检索历史
应用推荐
