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水工有压隧洞衬砌双K断裂理论分析及裂缝宽度计算
  • ISSN号:1000-131X
  • 期刊名称:《土木工程学报》
  • 时间:0
  • 分类:TV313[水利工程—水工结构工程]
  • 作者机构:[1]大连理工大学海岸与近海工程国家重点实验室,辽宁大连116024
  • 相关基金:基金项目:国家自然科学基金重点项目(50438010)、国家重点基础研究发展规划项目(项目号:2002CB412709)
中文摘要:

2005年制定的我国电力行业标准《水工混凝土断裂韧度试验规程》以双K断裂理论为理论依据,该理论所发展的闭合解析解形式简单且物理意义明确,试验技术方法简易可行,能够很好地描述裂缝的起裂、稳定扩展和失稳扩展。本文以该理论为出发点,对进行的大比尺水工有压隧洞模型试验中存在的三种衬砌结构断面即素混凝土断面、单筋断面和双筋断面进行了断裂力学分析,推导计算了它们在不同内水压下的应力强度因子,确定了三种不同衬砌结构的双K断裂参数,为研究水工有压隧洞衬砌结构的裂缝扩展过程和破坏机理提供了一种有效的方法。此外,给出了基于断裂力学的裂缝宽度计算式,计算了单双筋衬砌结构在不同内水压力下的裂缝宽度,并根据SLT191--96规范和DL/T5195--2004规范计算了裂缝宽度,发现断裂力学计算值、SLT191---96规范计算值与试验结果三者吻合很好,DL/T5195--2004规范计算值小于试验结果。

英文摘要:

China power industry standard "Norm for Fracture Test of Hydraulic Concrete" established in 2005 is based on double-K fracture theory, which well describes the initiation of crack, stable development and unstable development in crack extension process. The closed-form formula proposed in double-K fracture model is simple in theory and clear in physical meaning, and the experimental method required for determination of fracture parameters is feasible and simple. This paper mainly presents the application of double-K fracture theory for hydraulic-pressure tunnel lining structures. For three typical sections of tunnel lining structures, i.e. , plain concrete, single-layer reinforced concrete and double-layer reinforced concrete, the stress intensity factors under different water pressures are calculated and double-K fracture controlling parameters determined. It is found that the fracture mechanics approach provides an effective technique for better understanding of the mechanical behavior and potential failure mechanism of such structures. In addition, an expression for determining crack width is developed based on the fracture mechanics approach. The crack widths of the single- and double-layer reinforced concrete lining structures under hydraulic pressure are calculated using the proposed formula and then compared with experimental results and the existing two design codes, the SLT 191--96 code and the DL/T5195--2004 code. It is found that the values calculated by the fracture mechanics approach are close to both experimental results and values calculated using SLT 191--96 code, while the DL/T 5195--2004 code underestimates crack width when compared with the experimental measurements.

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期刊信息
  • 《土木工程学报》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:这么住房和城乡建设部
  • 主办单位:中国土木工程学会
  • 主编:袁驷
  • 地址:北京三里河路9号建设部内
  • 邮编:100835
  • 邮箱:tumuxuebao@263.net
  • 电话:010-58934211 58933912
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-131X
  • 国内统一刊号:ISSN:11-2120/TU
  • 邮发代号:2-582
  • 获奖情况:
  • 国内外数据库收录:
  • 荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国剑桥科学文摘,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:40506