齐热哈塔尔水电站深埋引水隧洞衬砌结构有限元分析

摘要

随着我国经济快速发展，对能源的需求也越来越大，水利发电得到了大力发展。引水隧洞作为水电站发电不可或缺的重要组成部分，引水隧洞衬砌结构受力情况和稳定性一直是我们研究的重要课题。随着我国水利水电工程的快速发展，引水隧洞洞身长度越来越长，埋深也越来越深，工程地质情况越来越复杂，这都对于引水隧洞衬砌结构的受力情况的分析有了更严格的要求。
　　本文以齐热哈塔尔水电站工程引水隧洞为背景，主要研究不同引水隧洞断面衬砌受力特征，以及圆形引水隧洞在不同工况下衬砌受力特征情况。本位主要工作如下:
　　(1)本文在研究大量的国内外水工隧洞衬砌结构的基础上，采用了有限元的方法，建立了合理齐热哈塔尔水电站的水工隧洞模型，计算荷载作用下的隧洞衬砌受力，对计算结果进行了合理的分析。
　　(2)水工隧洞采用圆形断面和马蹄形断面进行比较，用ANSYS有限元软件建立齐热哈塔尔水电站引水隧洞断面为圆形和马蹄形的二维隧洞模型，通过有限元的计算求解，得出这两种断面衬砌受力情况。对比分析两者的受力情况，可以看出圆形断面上支护衬砌受力分布比较均匀，没有明显的应力集中现象。马蹄形断面上支护衬砌受力分布不是特别均匀，在拱底两侧的底脚处有明显的受力变大的情况，在这里出现了应力集中的现象。这对工程的安全运行不利。
　　(3)采用混凝土对水工隧洞圆形断面进行衬砌，用ANSYS有限元软件模拟不同的围岩情况下，各工况中衬砌结构的受力情况。分析各种不同围岩类型、不同衬砌厚度、不同工况下，衬砌结构受力和变形情况。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 课题的背景及意义

1．1．1 课题的研究背景

1．1．2 课题的研究意义及问题的提出

1．2 国内外研究现状

1．2．1 隧洞国内外研究现状

1．2．2 围岩稳定性分析方法

1．2．3 弹塑性区服准则研究现状

1．3 本文的主要内容

第二章 隧洞衬砌有限元分析的基本原理

2．1 有限元法的发展和现状

2．2 有限元非线性问题分类

2．2．1 材料非线性

2．2．2 几何非线性

2．2．3 接触非线性

2．3 钢筋混凝土模型

2．3．1 分离式模型

2．3．2 组合式模型

2．3．3 整体式模型

2．4 本章小结

第三章 齐热哈塔尔水电站断面选择

3．1 工程概况

3．2 隧洞工程地质和水文地质条件

3．3 隧洞断面形式选择

3．3．1 钢筋混凝土衬砌隧洞断面形式

3．3．2 计算工况分析

3．3．3 两断面对比分析

3．4 本章小结

第四章 隧洞衬砌结构有限元模拟分析

4．1 数值模型的建立

4．1．1 模型荷载的基本假设

4．1．2 计算范围和边界条件的确定

4．1．3 单元类型和材料的选择

4．2 衬砌结构计算工况

4．3 各工况受力分析

4．3．1 图形分析

4．3．2 数据分析

4．4 本章小结

第五章 结论和展望

5．1 结论

5．2 展望

致谢

参考文献

作者简介及发表论文和参加科研情况说明