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1、蜗壳外围混凝土裂缝稳定性分析蜗壳外围混凝土裂缝稳定性分析StabilityAnalysisfortheSurroundingConcreteCracksofSpiralCase【中文摘要】直埋式蜗壳由于钢衬与混凝土直接接触,在内水压力作用下蜗壳外围混凝土会不同程度的出现裂缝,而在动态水击压力、最大内水压力和检修放空等各种工况下,蜗壳结构受力条件更趋复杂,因此对蜗壳外围混凝土裂缝的稳定性进行研究就十分必要。而现有的大量研究成果尚缺乏基于断裂力学的分析,对蜗壳外围混凝土裂缝稳定性的研究也相对较少。针对这个问题,本文以通用有限元软件ANSYS为平台,通过建立有限元模型,引入混凝土
2、断裂力学,对蜗壳外围混凝土裂缝的稳定性进行了计算分析,本文主要做了以下几方面的工作:(1)取蜗壳进口段,建立周期对称管节模型,进行了非线性计算分析,得到了蜗壳外围混凝土的裂缝分布范围和裂缝宽度。(2)对外围混凝土裂缝进行概化,建立了带裂缝的有限元模型。引入混凝土断裂力学,计算了裂缝在各种荷载下的缝端应力强度因子。根据混凝土复合裂缝断裂判据对裂缝的稳定性进行判断。(3)考虑了温度变化对蜗壳外围混凝土裂缝的稳定性影响,计算了最大温升和最大温降工况下蜗壳外围混凝土裂缝的应力强度因子。根据混凝土复合裂缝断裂判据对裂缝在考虑温度作用后的稳定性。(4)采用ANSYS中的非线性弹簧单元模
3、拟了钢筋混凝土之间的粘结滑移作用,建立了考虑粘结滑移作用的有限元模型,计算分析了钢筋混凝土粘结滑移对蜗壳外围混凝土裂缝的稳定性影响。本文在建模及计算过程中尽可能真实的模拟直埋蜗壳结构的实际工作状况,通过数值计算得出一些有益结论,为实际工程提供了一定的参考价值。【英文摘要】Becauseofdirectcontactbetweensteelliningandsurroundingconcrete,somecrackswouldbeappearinthesurroundingconcreteofcompletebeatingspiralcaseundertheinternalw
4、aterpressure.Ifconsideringthepulsationpressure,maximalinternalwaterpressureandotherspecialconditions.thestrainedconditionofspiralcasecouldbemorecomplex.Sotheresearchforstabilityanalysisofsurroundingconcretecracksofspiralcaseisverynecessarily.Thereislackofexistingresearchresultsbasedonfract
5、uremechanicsandthereareveryfewofresearchonstabilityofcracksofconcreteofspiralcase.Focusedonthisquestion,a3D-nolinearsimulationmodelhasbeenestablishedtocalculatethestressintensivefactorandanalysisthestabilityofconcretecracksofcompletebeatingspiralcase.Thefollowingaspectsarestudied:(1)Usingt
6、hecyclesymmetrymethod,theFEMsectionmodelofhasbeenestablishedandanon-linearfiniteelementanalysishasbeencardedontoanslyzethecompletebeatingspiralcase.Thedistributionofcracksinconcreteoutsidethespiralcasecouldbegiven.(2)TheFEMmodelofspiraleasewithcrackshasbeenestablishedbasedonthegeneralizedf
7、orcracks.Thestressintensivefactorofconcretecracksundersomeloadconditionshasbeencalculatedandthestabilityanalysisofconcretecrackshasalsobeencompletedbasedonconcretemixedcrack’’scriterion.(3)Consideringtheinfluencetostabilityofconcretecracksbytemperaturechange,t
