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本文主要探讨了三峡水电站钢衬钢筋混凝土引水压力管道的裂缝数值模拟技术,并用它分析了管道在几种典型工况下的裂缝开展情况。 基于损伤力学模型更适合解决成群微裂缝问题,断裂力学模型更适合解决少数裂缝情形,离散裂缝模式只能解决裂缝位置预先知晓的情形,这些都不符合三峡水电站钢衬钢筋混凝土引水压力管道的裂缝特点,为此本文采用弥漫裂缝模式来进行裂缝的数值模拟,该裂缝模式能解决裂缝位置预先不知晓的情形,且能连续分析而无须重新划分网格。又因三峡水电站引水压力管道空间结构复杂,用二维的弥漫裂缝模式模拟是很难反映实际情况的,因而本文从三维角度来建立弥漫裂缝模式。具体来讲,根据W-W的五参数混凝土破坏理论,建立混凝土的开裂准则,根据开裂应变值来判断裂缝是张开还是闭合,从而在两者基础上建立了裂缝的开裂预测模式,总共有16种开裂模式;裂后根据具体的开裂模式及残余抗剪能力来调整混凝土的本构关系矩阵,即用等效刚度代替原有刚度,考虑到垂直于裂缝方向的刚度为零,这样会使裂后的总刚出现病态,为此文中通过引用松弛系数来对出现裂缝的单元进行预处理,一方面可解决因过大的舍入误差导致计算结果的不可信问题,另一方面就是可加速收敛。 接下来,通过在同等超载条件下与结构模型试验的观测结果的比较,证实了理论模型的可靠性。之后,用该理论模型计算了不均匀内压作用下、烈日下放水以及外界周期性的温度场变化下的裂缝开展情况。计算结果可供设计和研究部门参考。 最后本文还对裂缝宽度的计算进行了探讨。基于等效弥漫裂缝模型计算裂缝宽度有很大的局限性,本文采用了有限元法和经验公式相结合的方法来计算裂缝宽度值,考虑到所引用的裂缝间距经验公式忽视了钢筋布置的不均匀性这一重要影响因素,本文对引用的裂缝间距经验公式进行了修正,使之更符合实际情况。