国家自然科学基金(51179140)
- 作品数：10 被引量：61H指数：4
- 相关作者：苏凯周亚峰伍鹤皋程丹崔金鹏更多>>
- 相关机构：武汉大学中国地震局地震研究所中国电建集团中南勘测设计研究院有限公司更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金国家教育部博士点基金更多>>
- 相关领域：水利工程建筑科学天文地球交通运输工程更多>>
- 水工隧洞钢筋混凝土衬砌外水压力取值方法研究被引量：23
- 2014年
- 外水压力是隧洞衬砌承受的主要荷载之一,也是控制其建设与运行或检修过程中衬砌结构安全的关键因素。目前外水压力的取值仍然以经验公式为主,存在很大的局限性和不准确性。首先分析对比了衬砌外水压力的折减系数法、理论解析方法和数值分析方法几种取值方法,然后进行了不同渗透环境和衬砌支护条件下的衬砌外水压力计算。结果表明,随着围岩渗透性和衬砌厚度的增大,衬砌外表面的水压力越大;对于渗流数值计算,模型范围应取距离隧洞中心不小于30倍洞径;考虑渗流场的时间效应,开挖完成10d后隧洞的渗流场趋于稳定,衬砌支护20d后衬砌外侧水压力分布趋于稳定。
- 周亚峰苏凯伍鹤皋
- 关键词：水工隧洞衬砌外水压力折减系数渗流
- 高压水工隧洞透水衬砌设计方法与理论研究被引量：6
- 2016年
- 基于高压隧洞透水衬砌理论,考虑了钢筋应变不均匀系数ψ_1和裂缝间混凝土应变不均匀系数ψ_2对配筋计算的影响,讨论了透水衬砌的设计方法,给出了使用透水衬砌理论进行工程设计的基本步骤,最后结合工程实例量化分析了考虑应变不均匀系数ψ_1、ψ_2影响的钢筋应力与渗流量变化特征.计算结果表明,ψ_1、ψ_2对钢筋应力和单位管长渗流量均有明显影响,且前者的影响大于后者,同等配筋条件下的钢筋应力差别主要来源于ψ_1,但当配筋率减小到一定程度时(小于0.4%),ψ_1、ψ_2对渗流量的影响可以忽略;同时,随着钢筋应力的逐渐增加,ψ_1、ψ_2的影响逐渐减小,且在钢筋应力达到某一较大数值后(如ψ_1=1.0时,120MPa),由于钢筋的作用得以充分发挥,ψ_2的影响基本可以忽略.
- 文喜雨苏凯周亚峰
- 关键词：水工隧洞透水衬砌钢筋应力渗流量
- 深埋TBM隧洞围岩稳定与衬砌支护时机研究被引量：4
- 2015年
- 结合某市供水项目TBM有压输水隧洞工程,建立三维数值分析模型,考虑开挖面空间约束效应,采用FLAC3D进行施工开挖期的围岩稳定与衬砌支护时机研究,分析了深埋TBM隧洞围岩的变形过程和在不同衬砌支护时机条件下围岩的变形与衬砌受力规律。计算结果表明,开挖掌子面的空间效应明显,对围岩的变形过程有较大影响;衬砌支护越早,围岩的变形量越小,但会造成衬砌应力水平显著提高,对衬砌结构的安全不利;因此建议综合考虑围岩稳定状态与衬砌应力量值决定衬砌支护时机。
- 崔金鹏苏凯常智慧周亚峰
- 关键词：隧洞TBM围岩稳定
- 基于有限元强度折减法的边坡失稳判据统一性研究被引量：6
- 2016年
- 采用有限元强度折减法进行边坡稳定性分析时,常用的计算收敛性、塑性区贯通性和特征点位移突变性等3种失稳判据未能体现出很好的统一性。采用Mohr-Coulomb屈服准则,针对3个典型边坡(坡角α、坡高H),系统分析了不同单元相对尺寸L/H、剪胀角ψ时各种失稳判据的适用性和统一性。结果表明,3种判据下的边坡安全系数均随单元相对尺寸的减小逐渐逼近Spencer解,但依据计算收敛性得到的边坡安全系数偏差普遍较大;单元相对尺寸较大(L/H≥1/30)时,剪胀角取值对计算的收敛性影响显著,而对塑性区贯通和特征点位移突变时机的影响较小。当单元相对尺寸足够小(L/H=1/60)和ψ=0或φ(内摩擦角)时,3种判据具有良好的统一性;边坡破坏过程出现明显的组合破坏特征,受拉破坏区域和塑性区可以构成较为平滑的潜在滑动面,说明采用单一的压剪屈服破坏准则(如M-C屈服准则)将过高估计边坡的安全系数。
- 李垠程丹苏凯
- 关键词：边坡稳定有限元强度折减法失稳判据安全系数剪胀角
- 隧洞施工开挖过程初次支护时机选择方法被引量：19
- 2015年
- 建立某隧洞的二维和三维数值模型,分别以开挖荷载释放率和掌子面与监测断面间的距离为控制参数,研究二维数值分析中的最佳初次支护时机问题和三维数值分析中的开挖面空间效应问题,并从隧洞开挖过程中围岩的变形规律出发,分析开挖荷载释放率和掌子面与监测断面间距离之间的关系。提出位移完成率的概念,并以此构建开挖荷载释放率和掌子面与监测断面间距离之间的对应关系,最终给出基于位移完成率的最佳初次支护时机选择方法。研究结果表明:不同支护时机下围岩稳定性差别明显;随着开挖荷载释放率的增大和开挖过程中掌子面的推进,监测断面的围岩位移不断增大直至最终稳定。
- 苏凯崔金鹏张智敏
- 关键词：隧洞三维数值分析
- 钢筋混凝土岔管结构优化被引量：1
- 2015年
- 针对钢筋混凝土岔管锐角区围岩稳定性和衬砌结构受力情况复杂的问题,结合某抽水蓄能电站工程实例,建立了引水钢筋混凝土岔管三维数值模型,并对岔管锐角区进行修圆处理。采用有限单元法,对比分析了不同修圆半径下的围岩稳定性及衬砌结构的应力和变形。计算结果表明:与修圆前相比,施工期塑性区范围增加,围岩的塑性区集中程度减缓,但岔管分岔处跨度增大,围岩变形略有增加;运行期岔裆的应力集中程度减缓,钢筋应力集中程度也有所减小,应力分布更加均匀;检修期岔管衬砌主要承受压应力,适当的修圆处理减缓了局部压应力集中程度,对变形影响不大;在外围围岩稳定的基础下尽量减少开挖,选择适当的修圆半径,有利于围岩的稳定和衬砌结构的受力。
- 程丹苏凯石怡安
- 关键词：钢筋混凝土岔管围岩稳定衬砌结构结构优化有限单元法
- 钢筋混凝土岔管锐角区修圆优化的压强分布不均匀性研究被引量：1
- 2015年
- 修圆优化是缓解钢筋混凝土岔管锐角区应力集中现象的有效措施之一。针对该措施对岔管水力特性带来的显著影响,作者选取Realizable k-ε模型,结合实际工程进行CFD数值模拟,在对岔管的流态特征与水头损失等进行分析的基础上,针对典型断面及管壁压强分布的不均匀性进行定量研究,给出了典型断面压强分布不均匀性衡量标准。结果表明,分岔处附近管壁压强分布不均匀且左右呈现较明显的不对称性,锐角区修圆半径的增大能略微降低岔管水头损失,正常发电工况下,修圆半径小于约0.5倍最大公切球半径时能小幅改善岔管流态,但继续增大修圆半径会恶化流态并增大近分岔处压强分布的不均匀程度。
- 汪洋苏凯伍鹤皋程丹
- 关键词：水电站钢筋混凝土岔管水力特性
- 基于美国规范的水工混凝土结构配筋设计方法"被引量：2
- 2015年
- 首先介绍了美国水工钢筋混凝土相关规范与配筋设计理论,进而给出了水工钢筋混凝土结构设计的一般流程,结合中美规范在材料强度指标的差异给出了中美混凝土强度间的转换关系,并根据相关配筋公式编制了基于有限元应力计算结果的配筋计算程序,最后通过工程实例对比分析了中美规范在配筋方法与配筋量计算方面的不同.结果表明:经过材料强度换算后,同等轴力和弯矩条件下采用对称配筋设计,美国规范在小偏心受压区域计算得到的配筋量明显小于中国规范;在大偏心受压区域,随着轴力的减小,美国规范配筋量迅速增加,可能出现大于中国规范的情况,而后随着强度折减系数φ值从0.65增大到0.90,配筋量增幅速率放缓,配筋量又回到小于中国规范的情况.
- 张智敏苏凯伍鹤皋
- 关键词：水工结构钢筋混凝土配筋设计
- 功果桥水电站导流洞进水塔与明拱段应力应变分析及止水变形控制
- 2012年
- 由于在导流洞进水塔与洞身段之间布置明拱段衔接,因而需在进水塔与明拱段间分缝并设置止水。为分析进水塔与明拱段间的相互作用机理和分缝位置止水的变形特征,结合功果桥水电站导流洞工程,以大型有限元分析软件ANSYS为平台,建立了包含导流洞进水塔、明拱段及基岩在内的三维有限元数值计算模型,采用面—面接触单元模拟进水塔与明拱段衬砌混凝土间的相互作用关系。计算结果表明,施工期与完建期间,进水塔与明拱段在底板位置接触;运行期间随水位的上升,进水塔与明拱段间的挤压力逐渐增大,接触范围由止水内侧逐渐扩大至整个接触面;封堵期间进水塔与明拱段完全接触,且止水最大变形量出现于顶部位置。
- 苏凯谢颖涵周元张鹏飞
- 关键词：导流洞进水塔
- 琼中抽水蓄能电站高压引水系统布置与设计被引量：1
- 2015年
- 琼中抽水蓄能电站采用一洞三机的布置形式,岔管段最小覆盖层厚度与最小主应力条件满足规范要求,且运行期衬砌结构整体裂缝宽度处于可控范围内,检修期间,在外水压力作用下结构出现整体受压破坏的可能性较小,具备采用钢筋混凝土衬砌的条件。另外通过对不同钢岔管方案的比较,认为钢板衬砌需要的高强钢材用量较大,考虑到直接投资和工期方面的明显优势,最终推荐采用衬砌厚度为1.0 m的钢筋混凝土衬砌方案。
- 朱金华王化龙苏凯
- 关键词：抽水蓄能电站钢筋混凝土岔管钢岔管有限元
