钢衬钢筋混凝土坝后背管极限承载力分析的弹性迭代法与应用

作     者：付传雄 

作者单位：广西大学 

学位级别：硕士

导师姓名：张伟

授予年度：2012年

学科分类：081504[工学-水利水电工程] 08[工学] 0815[工学-水利工程] 081503[工学-水工结构工程] 

主      题：钢衬钢筋混凝土坝后背管 弹性迭代法 极限承载力 单元承载比 缺陷 

摘      要：钢衬钢筋混凝土坝后背管(Steel lining reinforced concrete penstocks,简记SLRCP)是一种较新型的水力发电引水系统,由于在结构型式和布置形式上具有较多优点,现已在三峡、李家峡、金安桥和景洪等大中型水电站中得到应用。同时,SLRCP为内钢衬与外包钢筋混凝土联合承载的复杂结构,通常具有较高的HD(水头×管径)值,且带裂缝工作,承载机理复杂,因此,保证其在整个运行期的安全性非常重要。 极限承载能力作为结构安全评价指标,可从整体层面评估结构安全性,其分析方法及应用研究是目前的热点课题。在结构极限承载力分析数值方法中,弹性模量调整法应用较为广泛。在上述弹性模量调整法的基础上,本课题组杨绿峰教授等结合广义屈服准则,定义了单元承载比概念,提出了新的弹性模量调整法—弹性模量缩减法(Elastic Modulus Reduction Method,简记EMRM),该方法已成功地应用于土木、水利工程的大型复杂结构安全评估中。 本论文在课题组此前成果的基础上,对以下问题进行了研究：(1)考虑SLRCP承载特点,研究了不同布置型式下结构内力分布状况,评估了结构极限承载力分析曲梁模型的适用性,进而开展了结构配筋优化研究。 (2)采用SLRCP曲梁模型,获得了SLRCP断面的单元承载比,得出了适用于SLRCP的弹性模量调整策略,结合下限乘子算法,提出了适用于SLRCP极限承载力分析的EMRM。 (3)结合曲梁模型弹性中心法求解SLRCP曲梁模型内力,进而建立了基于弹性中心法截面内力分析的EMRM,应用于SLRCP的极限承载力分析中。 (4)对比确定了适用于SLRCP的钢筋锈蚀模型,将所提出的弹性迭代法应用于含缺陷SLRCP的极限承载力分析中,总结了钢筋锈蚀和钢衬局部减薄对SLRCP极限承载力的影响规律。