文档介绍：裂缝对隧道衬砌结构安全性的影响
作者姓名:
指导教师: 副教授
单位名称:理学院
专业名称:工程力学
东北大学
2013年6月
The Effect of Cracks on Tunnel Lining Structure’s Safety
By Xu Chen
Supervisor: Associate Liu Jun
Northeastern University
June 2013
毕业设计(论文)任务书
毕业设计(论文)题目:
裂缝对隧道衬砌结构安全性的影响
设计(论文)的基本内容:
(1)应用载荷-结构法,建立无损隧道衬砌结构数值分析模型;用一种弹簧单元来模拟已有的衬砌裂缝,建立出带裂缝隧道衬砌结构数值分析模型,通过计算结构的安全系数分析不同位置,不同深度的裂缝对结构安全性的影响;利用断裂力学方法计算裂缝尖端应力强度因子,并与材料的断裂韧度进行比较,分析衬砌裂缝的稳定性。
(2)翻译一篇外文相关文献了解国外专业发展新动态,开阔设计思路,锻炼专业外语应用能力,并学习学术论文的写作方法和表达格式。
毕业设计(论文)专题部分:
题目:
设计或论文专题的基本内容:
学生接受毕业设计(论文)题目日期
2012—2013学年第一学期第20周
指导教师签字:
2013年1月11日
裂缝对隧道衬砌结构安全性的影响
摘要
近年来,隧道工程建设得到大力推进的同时也面临着新的问题,由于地质、气候条件和设计、施工、运营等因素的影响,隧道建成后出现了不同程度的病害,给公路运输带来了安全隐患。本文重点建立带裂缝衬砌结构计算模型,并在此基础上分析裂缝对结构安全性的影响。
衬砌裂缝是最常见的隧道病害,是衬砌结构破坏或失稳坍塌的重要原因,鉴于传统结构计算方法无法分析带裂缝结构的安全性,本文从两方面展开了带裂缝衬砌安全性判定方法的研究。首先依据载荷结构法建立了含裂缝衬砌的有限元分析模型,其中衬砌裂缝的影响依据文献实验结果采用一种弹簧单元来模拟,该单元可描述裂缝截面处的转动刚度、法向刚度和切向刚度,即可通过弹簧刚度的改变来模拟裂缝的深度,由计算得出的衬砌轴力和弯矩结合公路隧道设计规范可计算出含裂缝结构的安全系数,进而分析裂缝位置和深度对结构安全性的影响。其次利用断裂力学方法结合现有的断裂判据,依据之前的模型计算结果取出隧道衬砌的典型剖面,以有限元位移法计算分析裂纹尖端的应力强度因子,通过与材料的断裂韧度进行比较,给出衬砌裂纹稳定安全系数,进而判定裂缝的稳定性。
关键词: 隧道衬砌,裂缝,安全系数
The Effect of Cracks on Tunnel Lining Structure’s Safety
Abstract
In recent years, the tunnel construction has been vigorously promoted. While there are new problems arises from geological conditions, weather conditions and a variety of factors in the design, construction and operation process, which will lead to different degrees of disease in tunnel and bring about safety hidden trouble in road transport. The thesis focuses on model of lining structure with cracks, and analyzes the influence on lining structure’s safety by cracks.
As one of the most frequently-seen defects, cracks in tunnel lining can greatly reduce the bearing capacity of the lining, but the traditional concrete-steel theory can’t evaluate the safety status of structure with cracks. The thesis studied the judging method of structure’s safety from two aspects. On the one hand, we use the finite element software build a model of li