一、钢衬钢筋混凝土管道应力分析非线性理论概述（论文文献综述）
伍鹤皋,马铢,石长征[1]（2020）在《坝下游面钢衬钢筋混凝土管道结构研究综述》文中研究说明坝下游面钢衬钢筋混凝土管道是目前坝后式电站引水管道的主要布置形式,其安全性和可靠性直接关系到水电站的安全生产和正常运营。本文首先对坝下游面管的优缺点和发展过程进行了简要回顾与分析,然后从坝下游面管国内外典型工程实例的应用和存在的问题出发,对坝下游面管的理论分析、模型试验、数值计算等主要研究方法,以及管道在内水压力、温度作用和地震作用下的承载机理和开裂特性的研究进展进行了归纳和总结,重点讨论了管道混凝土裂缝宽度的计算方法和控制措施,在此基础上提出了需要进一步研究的问题和发展方向,可为今后坝下游面管的深入研究和创新提供思路。
杨侗伟[2]（2020）在《钢衬钢筋混凝土压力管道裂缝宽度计算模型研究》文中进行了进一步梳理钢衬钢筋混凝土管道在正常工况下,其外包混凝土通常带裂缝工作,如何构造合理的裂缝宽度计算公式以提高计算精度,一直以来都是研究人员的研究重点之一。由于现行相关规范中,针对压力管道的裂缝计算仍沿用了普通梁式混凝土构件裂缝宽度计算方法,难免导致计算结果与实测值出现较大误差。鉴于此,依托国家自然科学基金项目“水电站钢衬钢筋混凝土压力管道裂缝特征及安全度水平研究”（项目编号:51508171）子课题,基于钢衬钢筋混凝土管道的特殊结构形式以及受力特征,以管道外缘裂缝宽度为切入点,结合模型试验法和有限元仿真模拟,对该类型管道的应力分布、径向位移以及开裂机理等特征进行了分析,开展裂缝宽度计算公式的改进研究以期对实际结构裂缝进行有效控制。研究成果可为国内钢衬钢筋混凝土结构裂缝控制标准修订提供参考依据。具体研究内容如下:（1）钢衬钢筋混凝土管道的受力形态和开裂行为研究。通过自制内水压力模拟加载装置以及管道所持模型,开展模型加载试验,重点对钢衬钢筋混凝土管道应力状况以及裂缝特征进行研究。在应力分布规律上,观测到管道内侧管顶处的环向应力最大,管道外侧管腰处的环向应力最大。在开裂分布规律上,逐级加载下,管道首先在管道腰部由外向内或在管顶由外向内产生径向裂缝;裂缝控制方面,不改变配筋率,采用细而密集的配筋方式可以有效降低设计内水压力下裂缝的条数。（2）钢衬钢筋混凝土管道的有限元仿真模拟研究。利用ANSYS软件,基于模型试验参数,对大尺寸管道模型进行仿真模拟,将仿真结果与模型试验结果进行比较分析,以构建合理的有限元分析模型,并验证轴对称多层圆环应力计算模型的合理性。（3）针对钢衬钢筋混凝土结构裂缝宽度计算模型的改进研究。对比分析现有压力管道裂缝宽度计算公式,结合模型试验和有限元分析成果,基于管道外缘径向位移处处不等、径向裂缝主要分布在管道外悬部分等现象,在董氏模型的基础上,提出以管道外悬部分为对象,考虑管道底部约束的裂缝宽度计算模型。并通过算例验证该模型的合理性。
马鹏强[3]（2019）在《基于ANSYS Workbench的水电站坝后浅埋管有限元分析及优化》文中研究表明本文基于数值模拟法,以位于青海省尖扎县与化隆县的交汇处的李家峡水电站的坝后浅埋管作为研究对象,通过运用ANSYS Workbench大型有限元分析软件,建立李家峡水电站坝后浅埋管三维模型和有限元模型,对浅埋管进行静力学分析以及模态分析,分析浅埋管管身的应力、应变以及振动特性。其次结合分析得到的管身应力、应变与振动特性,以钢衬厚度、钢筋折算厚度为设计变量,以其最大等效应力、最大变形量、钢衬和钢筋总体积为目标函数建立优化设计的数学模型,对浅埋管进行响应曲面优化分析,验证改进后设计方案的可靠性,对比优化前后的工程量和造价,分析其经济性。本文的主要研究内容和结论如下:（1）介绍有限元分析法的基本概念、有限元分析法的独有特点及有限元分法的具体分析过程,分别总结概括ANSYS Workbench软件的简介、特点、分析的基本过程,以及在ANSYS Workbench软件中对应材料的选取方法和钢筋混凝土有限元模型中钢筋的三种处理方式。（2）以坝后浅埋管的具体实际情况为依据,确定了完建期工况、正常运行期工况以及校核工况三种工况,对压力管道管身进行三维非线性有限元仿真分析,并根据对计算成果——管身应力、应变云图的分析,参考不同工况下浅埋管管身每个地方的受力,得出浅埋管管身最大拉、压应力均远未超过其设计值,有较大的富余,管身较不利工况出现在校核期工况。其次对压力管道在水电站正常运行工况下进行模态分析,可知水电站在相同机组型号和开机台数工况下运行时,压力管道管径并未产生剧烈振动,压力管道2阶频率为26.2152Hz,而压力管道的固有频率为30.239Hz,固有频率大于2阶频率,虽然该压力管道不会发生共振,但是两者相离很近,故在后文优化设计中尽量提高压力管道的固有频率,但也应该远离其三阶固有频率42.516 Hz,最好在两者加权平均数左右,即把压力管道固有频率设计在34.000 Hz左右。（4）结合ANSYS Workbench数值模拟得到的管身应力值以及振动特性,对坝后浅埋管初始结构断面进行优化设计,通过比较和优化设计前后压力管道的工程量和成本,可以发现优化后的浅埋管结构是安全的,而且还可以大大降低工程量和工程造价,经济效益非常可观。
张彪[4]（2019）在《钢衬钢筋混凝土管对断层错动的适应性研究》文中认为压力钢管作为输送管线常用于引调水建筑物中,地面式压力钢管的类型主要有明钢管、钢衬钢筋混凝土管道等。目前,明钢管在过活动断裂带的管道结构中应用广泛。随着长距离引调水工程的巨型化和复杂化,输送管线的承载能力也需随之提高,这就对引水管道的设计、施工等提出了更高的要求。近年来,在地面式长距离输水管道的设计中,逐渐开始使用钢衬钢筋混凝土管道。由于长距离输水管道常穿越地质条件复杂的断裂带,断层的蠕滑与粘滑错动,地震荷载的破坏,对结构安全性产生了很大的威胁。因此研究活动断裂错动对钢衬钢筋混凝土管作用的特征,以及相应的工程布置型式是十分重要的。常规设计中,钢衬钢筋混凝土管道可以取消伸缩节,但为了适应活断层的变形,管线中仍然需要布置较多伸缩节。管道如何变形、管道与地基之间是否会出现大的滑移以及管道的开裂破坏规律这些问题均有待研究。本文基于大型三维有限元数值仿真软件ANSYS及ABAQUS,依托某输水工程,对过活动断裂地面钢衬钢筋混凝土管道适应性、管道与地基之间接触特性及外包混凝土开裂特性进行了研究。具体内容和成果包括:（1）根据基本资料,分析过活断层钢衬钢筋混凝土管道分别在蠕滑错动、粘滑错动及蠕滑与地震组合情况下的受力和位移变化规律。由于波纹管伸缩节的存在,管道对断层蠕滑错动适应良好,抗震性也较好。钢管应力满足要求,但混凝土会产生径向裂缝,需通过配筋解决。由于粘滑变形较大,断层范围内建基面剪应力较大,且主断层上波纹管发生破坏的可能性较大。两种错动模式下,管身与地基相对滑移均不大。（2）基于结构接触非线性理论,针对管道与建基面的接触特性,研究摩擦系数和粘聚力两种影响因素,对伸缩节位移和管道受力特性展开敏感分析。研究表明,管道与地基之间的接触特性主要影响管道沿管轴线方向的应力。钢管和混凝土轴向应力,建基面YX向剪应力、YZ向剪应力,伸缩节波纹管端部横向位移差、铅直向位移差,均对摩擦系数具有一定的敏感性。现有土质地基粘聚力对管道受力及伸缩节位移没有显着影响。（3）基于混凝土塑性损伤模型,对管道混凝土进行二维非线性计算,比较混凝土开裂荷载、裂缝分布情况、钢衬钢筋应力、及混凝土裂缝宽度变化规律。研究表明,当内水压力荷载较小时,混凝土不开裂,此时混凝土与钢衬、钢筋共同承载;随着内水压力的增大,当混凝土材料发生损伤并开裂后,将失去承受环向拉力的能力,该部分荷载将转移给相应部位的钢衬和钢筋承担。此外,混凝土内、外层的钢筋配置不同,混凝土的开裂时机和程度也不同,钢衬和钢筋的应力随内水压力的发展规律也有差异。
杨佳奇[5]（2019）在《加劲环式压力埋管结构优化设计研究与验算》文中研究指明在水利工程中,压力管道作为重要的输水建筑物,直接关系着整个水电站能否实现正常发电的功能。而压力管道的设计,往往受到地理、气象和人为等因素的限制,常需采用布置更为灵活的压力埋管。加劲环式压力埋管的结构形式和受力条件较为复杂,传统的设计往往不能将结构充分优化,同时不能兼顾安全与经济。而通过对压力埋管的优化设计,将结构尺寸进行优化,在保证安全的前提下,使材料的用量更少,实现更经济。因此,对加劲环式压力埋道结构设计的优化研究是很有必要的。本文首先介绍了压力埋管的结构设计的传统算法,并利用传统算法对某水电站加劲环式压力埋管进行初步设计,为优化设计提供对比和参考。然后以该水电站初步设计方案为基础,建立以结构可靠度指标为约束的优化设计方案。在优化设计中,把两个加劲环之间的管道作为研究对象;将压力管道管壁厚度、管内半径、加劲环间距、加劲环的厚度和高度等设计变量作为优化变量;以两加劲环中线之间的管道的体积作为目标函数;把钢管与围岩共同承受内水压力而不失稳和加劲环钢管承受外水压力也不失稳的条件作为约束条件。文中利用验算点法进行了可靠度指标的计算,利用复合形法进行了整体结构的优化,并对两种方案进行安全性和经济性对比。整个优化过程都是通过利用MATLAB软件进行编程实现的。最后利用有限元ANSYS软件,建立加劲环式压力埋管的三维模型,对初始设计方案和优化设计方案进行承受内水压力时的应力与位移分析和承受外水压力时的特征值屈曲分析和非线性屈曲分析。通过对比发现,加劲环式压力埋管的优化设计,可以在满足结构可靠度允许值且在内水压力和外水压力作用时保持结构性能均衡的情况下,达到更节约材料（比初始设计方案体积减少了10%）的目的。此外,优化设计方法还有设计简单可靠的特点,可以在很短的时间找到全局最优的方案。本文的方法和成果可以为以后的加劲环式压力埋管设计提供一定的参考。
汪秋红[6]（2019）在《水电站钢衬钢筋混凝土压力管道裂缝控制可靠度研究》文中指出水电站压力管道是水力发电系统中的关键结构之一,其安全性和可靠性直接关系到水电站的安全生产和正常运营。随着已建水电站钢衬钢筋混凝土压力管道使用年限的增加,其外包混凝土结构均出现了不同程度的裂缝,最大裂缝宽度值已远远超过现行规范的裂缝宽度限值。压力管道结构设计所采用的裂缝宽度计算公式都是基于梁式构件得出,由于压力管道与普通梁板式混凝土构件结构形式上的差异,使得现有钢衬钢筋混凝土压力管道的裂缝控制设计不尽合理,有待进行深入的基础性研究。许多学者从钢衬钢筋混凝土压力管道的受力特征出发,提出了近似的外包混凝土结构裂缝宽度计算公式,然而目前所提出的公式均未明确体现裂缝宽度的计算保证率。据此开展了如下研究:（1）研究钢衬钢筋混凝土压力管道的承载特性和开裂机理,对现有钢衬钢筋混凝土压力管道裂缝宽度计算理论及公式进行比较分析。（2）采用模型试验与数值模拟分析相结合的方法,对钢衬钢筋混凝土压力管道外包混凝土结构轴向裂缝的分布规律及其缝宽进行统计研究,深入研究在内水压力作用影响下外包混凝土结构开裂前后的受力状态,为裂缝控制标准可靠度分析提供数据支撑和理论依据。（3）考虑混凝土裂缝与结构耐久性的关系,利用Monte Carlo法,建立基于耐久性的钢衬钢筋混凝土压力管道裂缝控制可靠度计算方法;基于大量的水电站压力管道工程监测数据和试验模型数据,对现有不同压力管道设计规范中的裂缝宽度计算公式进行可靠度校准,分析不同因素对裂缝控制可靠指标影响的敏感性,所得结论可为后期压力管道裂缝控制标准的修订提供参考意义。
苏凯,杨子娟,伍鹤皋,周利,石长征[7]（2018）在《缝隙对钢衬钢筋混凝土管道结构承载特性的影响研究》文中研究指明基于某水电站坝后背管实际工程,建立了坝后背管斜直段底端的局部三维有限元数值分析模型,采用混凝土塑性损伤模型模拟管道外包及坝体混凝土,并在钢管与外包混凝土之间引入摩擦接触单元模拟两者之间的接触滑移特性.根据钢管外缝隙分布特征,拟定了均匀缝隙、非均匀缝隙以及随机缝隙方案,系统研究了缝隙值的大小及分布特征对管道承载特性的影响.结果表明:管道起裂荷载与缝隙值大小呈线性关系,由初裂部位附近的缝隙量控制;管道位移最大值基本出现在腰部附近40°范围内,缝隙值分布对管道上半周尤其是管顶的变形影响最大;内水压力较大时,不同缝隙方案承载比分布规律一致且数值比较接近,钢衬与钢筋混凝土在管道腰部的承载比基本不受摩擦系数的影响.
刘鑫焱[8]（2018）在《水电站含裂缝砼压力管道结构安全性评价研究》文中进行了进一步梳理水电站的压力管道断裂破坏会造成严重的后果。针对某水电站还在服役的钢筋混凝土压力管道,其存在的由各种原因导致的裂缝,基于损伤理论进行数值模拟,基于断裂力学理论进行理论分析,对该管道的承载能力和裂缝进行安全性分析。利用大型有限元分析软件ABAQUS,对管道进行数值模拟,根据数值模拟计算结果,分析管道的安全性,为类似的管道问题提供一定的分析基础。本文的主要研究结论如下:（1）通过对该钢筋混凝土压力管道建立有限元分析模型,结合实际边界条件,运用ABAQUS6.14有限元分析软件的损伤塑性模型对该管道进行了均匀内水压力作用下的受力分析,结果表明:在均匀内水压力作用下产生的最大等效应力小于C25混凝土强度以及HPB235钢筋强度,此种工况下管道运行安全。（2）基于已有的钢衬钢筋混凝土管道的研究成果,进行了ABAQUS损伤塑性模型的验证,结果表明:计算的结果和已有研究成果基本一致,说明采用混凝土损伤塑性模型是可行的。（3）根据水击的基本理论,利用FORTRAN软件进行数值计算,得到了此管道的水击压强随时间的变化规律及具体数值。根据得到的水击压强变化规律,对管道管身及接口处进行有限元分析计算,结果表明:在水击压强作用下,管身承载力符合运行要求且不会出现裂缝;接口出现受力裂缝但仅存在于结构表面不会出现通缝,满足运行要求且安全。（4）基于有限体中有表面半椭圆片状裂缝模型,应用断裂力学对钢筋混凝土管道进行断裂强度分析,得出了计算公式,并通过理论计算与回弹实测验证该公式的适用性,结果表明:此管道符合运行要求,是安全的。（5）根据规范进行管道承载力复核计算,计算结果表明管道承载力满足运行要求,且管道安全。
苏凯,张伟,伍鹤皋,石长征[9]（2016）在《考虑摩擦接触特性的钢衬钢筋混凝土管道承载机理研究》文中研究表明采用库伦摩擦接触模型模拟钢衬与外包钢筋混凝土间摩擦接触特征,建立了李家峡水电站坝下游面钢衬钢筋混凝土管道结构模型,系统研究了内水压力作用下外包混凝土起裂荷载、裂缝扩展、管道变形、钢衬与钢筋应力分布特征等承载性能规律。结果表明:考虑钢衬与外包混凝土间的摩擦接触机制时,混凝土裂缝扩展规律与模型试验吻合更好,钢衬应力更为均匀,混凝土裂缝宽度普遍在0.30.4 mm,明显大于不考虑摩擦接触特性结果;随着钢衬与外包混凝土间摩擦系数的增加,管顶附近的变形不均匀程度逐渐增加,钢衬应力不均匀程度增加,不利于发挥钢衬的承载性能,但同时上半周裂缝处的钢筋应力峰值明显减小,应变不均匀程度减小,说明摩擦系数的增加有利于裂缝控制。
陈婷[10]（2016）在《水电站浅埋式钢衬钢筋混凝土压力管道优化设计研究》文中研究说明随着水利水电工程事业的发展,钢衬钢筋混凝土管道成为了许多高HD值的水电站压力管道的常用形式。这种新型的管道结构具有经济安全和施工简便等优点,被采用在国内外很多水电工程中。它被设计于混凝土大坝坝体的下游坝面,因而不会影响混凝土大坝结构的整体性,并且不影响钢管安装与坝体混凝土之间的施工。在本文中,我们描述了钢衬钢筋混凝土管道的发展情况；总结了钢衬钢筋混凝土管的设计研究结果和结构优势；分析了钢衬钢筋混凝土管道的受力特点,主要包括外包混凝土、钢衬管的应力应变分布特点和混凝土开裂趋势。本文着重于钢衬钢筋混凝土管道非线性有限元分析设计的方案讨论。以大型有限元计算软件ABAQUS为依托,以水电站中引水系统管道中的钢衬钢筋混凝土管道来作为例子,进行钢衬钢筋混凝土管道的受力状况的分析。运用混凝土材料的非线性本构关系,利用有限元理论,考虑工程的实际情况,把钢衬钢筋混凝土管道做成三维情况下的有限元模型,计算随着内水压力的增大钢衬钢筋混凝土管道的受力变化情况。将外包混凝土的厚度,钢衬管的厚度以及外包混凝土与钢衬管之间的间隙作为参数,分析钢衬钢筋混凝土管道的受力情况,从而讨论混凝土和钢衬结构的承载力、开裂状况和受力情况与之前列出的各种参数之间的联系,并分析根据之前计算得到的数据,所得到的结论可以在一定程度上指导钢衬钢筋混凝土管道的设计。
二、钢衬钢筋混凝土管道应力分析非线性理论概述（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、钢衬钢筋混凝土管道应力分析非线性理论概述（论文提纲范文）
（1）坝下游面钢衬钢筋混凝土管道结构研究综述（论文提纲范文）
| 0 引言 |
| 1 钢衬钢筋混凝土管道工程应用的发展 |
| 2 钢衬钢筋混凝土管道研究方法及重要进展 |
| 2.1 研究方法 |
| 2.2 管道承载特性研究 |
| 2.2.1 管道结构应力分析 |
| 2.2.2 管道承载机理 |
| 2.2.3 管道极限状态 |
| 2.3 管道裂缝宽度与控制 |
| 2.3.1 裂缝宽度计算 |
| 2.3.2 裂缝控制措施 |
| 2.4 温度对管道应力和裂缝的影响 |
| 2.5 坝下游面管地震响应分析 |
| 3 坝下游面管研究的新思路与发展方向 |
| 4 结论 |
（2）钢衬钢筋混凝土压力管道裂缝宽度计算模型研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 压力管道发展历程 |
| 1.2 钢衬钢筋混凝土管道概述 |
| 1.2.1 钢衬钢筋混凝土管道的特点和布置形式 |
| 1.2.2 钢衬钢筋混凝土管道的研究设计 |
| 1.3 钢衬钢筋混凝土管道的研究现状 |
| 1.4 主要研究内容与技术路线 |
| 1.4.1 主要研究内容 |
| 1.4.2 技术路线 |
| 第2章 钢衬钢筋混凝土管道模型试验研究 |
| 2.1 钢衬钢筋混凝土管道的承载特性 |
| 2.2 试验概况 |
| 2.2.1 管道模型设计 |
| 2.2.2 试验材料 |
| 2.2.3 制作试件 |
| 2.2.4 试验加载装置 |
| 2.2.5 数据采集 |
| 2.2.6 试验步骤 |
| 2.3 模型试验结果及分析 |
| 2.3.1 模型开裂机理及裂缝分布 |
| 2.3.2 模型应力分布 |
| 2.3.3 径向位移 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 基于ANSYS的钢衬钢筋混凝土管道有限元分析 |
| 3.1 有限元法 |
| 3.2 ANSYS在钢衬钢筋混凝土管道有限元分析中的应用 |
| 3.3 建立钢衬钢筋混凝土管道有限元模型 |
| 3.3.1 模型参数 |
| 3.3.2 选取单元类型 |
| 3.3.3 设置材料的屈服准则 |
| 3.3.4 网格划分 |
| 3.3.5 施加边界条件和布置荷载 |
| 3.4 有限元计算结果分析 |
| 3.4.1 应力分析 |
| 3.4.2 位移分析 |
| 3.4.3 裂缝分析 |
| 3.4.4 比较方圆形模型与轴对称圆环模型有限元分析结果 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 方圆形管道裂缝宽度计算公式研究 |
| 4.1 现有裂缝宽度计算公式 |
| 4.1.1 前苏联钢管钢筋混凝土结构设计参考资料 |
| 4.1.2 水工混凝土结构设计规范DL/T5057-2009 |
| 4.1.3 水工混凝土结构设计规范SL191-2008 |
| 4.1.4 董哲仁的管道裂缝数学模型 |
| 4.1.5 基于变形协调基础上的平均裂缝宽度计算公式 |
| 4.2 基于董哲仁方法推导的方圆形管道裂缝宽度计算式 |
| 4.2.1 董哲仁方法的优点 |
| 4.2.2 董哲仁方法的局限性 |
| 4.2.3 董哲仁裂缝宽度计算公式改进思路 |
| 4.3 算例 |
| 4.3.1 概况 |
| 4.3.2 管壁外缘裂缝宽度计算 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 结论与展望 |
| 5.1 研究结论 |
| 5.2 研究展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
（3）基于ANSYS Workbench的水电站坝后浅埋管有限元分析及优化（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.1.1 传统计算方法的发展 |
| 1.1.2 有限元的提出 |
| 1.2 研究目的与意义 |
| 1.3 坝后浅埋管结构的研究现状 |
| 1.4 坝后浅埋管结构研究存在的问题 |
| 1.5 研究的主要内容和技术路线 |
| 1.5.1 本文主要研究内容 |
| 1.5.2 技术路线 |
| 第二章 有限元分析基本原理 |
| 2.1 有限元概述 |
| 2.1.1 有限元法简介 |
| 2.1.2 有限元法的特点 |
| 2.1.3 有限元的分析过程 |
| 2.2 ANSYS Workbench有限元分析软件 |
| 2.2.1 ANSYS Workbench软件简介 |
| 2.2.2 ANSYS Workbench软件特别之处 |
| 2.2.3 ANSYS Workbench的具体运行过程 |
| 2.3 非线性有限元分析 |
| 2.4 钢筋混凝土结构的有限元模型 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 坝后浅埋管有限元分析 |
| 3.1 工程概况 |
| 3.1.2 工程水文、地质条件 |
| 3.1.3 工程布置 |
| 3.2 有限元模型的建立 |
| 3.2.1 建立模型 |
| 3.2.2 定义材料参数 |
| 3.2.3 网格的划分 |
| 3.2.4 约束的施加 |
| 3.3 工况及荷载的确定 |
| 3.4 非线性求解设置 |
| 3.5 结果分析 |
| 3.5.1 完建工况 |
| 3.5.2 正常运行工况 |
| 3.5.3 校核工况 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 坝后浅埋管结构模态分析 |
| 4.1 模态分析概述 |
| 4.2 模态分析理论 |
| 4.3 模态参数的识别方法 |
| 4.3.1 时域型模态参数的识别方法 |
| 4.3.2 时域型参数频域识别方法 |
| 4.4 有限元模型的建立 |
| 4.4.1 模型的建立 |
| 4.4.2 添加材料属性 |
| 4.4.3 网格划分 |
| 4.4.4 施加约束边界 |
| 4.5 非线求解设置 |
| 4.6 结果分析 |
| 4.7 本章小结 |
| 第五章 坝后浅埋管结构优化设计 |
| 5.1 管道最佳经济直径的确定 |
| 5.2 数学模型的建立 |
| 5.2.1 变量表达式 |
| 5.2.2 状态表达式 |
| 5.2.3 目标表达式 |
| 5.3 ANSYS Workbench优化计算 |
| 5.4 管道优化前后对比 |
| 5.5 讨论 |
| 5.6 本章小结 |
| 第六章 结论与展望 |
| 参考 文献 |
| 致谢 |
| 附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录 |
（4）钢衬钢筋混凝土管对断层错动的适应性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 选题背景及研究意义 |
| 1.2 研究现状及趋势 |
| 1.2.1 引调水管道对断层错动的适应性研究 |
| 1.2.2 钢衬钢筋混凝土管研究 |
| 1.3 本文研究内容 |
| 2 有限元法基本理论 |
| 2.1 有限元法简介 |
| 2.2 线弹性有限元基本理论 |
| 2.2.1 单元刚度方程 |
| 2.2.2 总体刚度方程 |
| 2.3 混凝土开裂非线性理论 |
| 2.3.1 混凝土损伤模型 |
| 2.3.2 钢筋模型 |
| 3 钢衬钢筋混凝土管对断层错动的适应性研究 |
| 3.1 基本资料及计算模型 |
| 3.1.1 基本资料 |
| 3.1.2 计算荷载 |
| 3.1.3 计算模型 |
| 3.2 蠕滑错动下管道结构适应性分析 |
| 3.2.1 蠕滑错动对结构位移的影响 |
| 3.2.2 蠕滑错动对伸缩节的影响 |
| 3.2.3 蠕滑错动对管道应力的影响 |
| 3.2.4 蠕滑错动管道相对滑动分析 |
| 3.3 粘滑错动下管道结构适应性分析 |
| 3.3.1 粘滑错动对结构位移的影响 |
| 3.3.2 粘滑错动对伸缩节的影响 |
| 3.3.3 粘滑错动对管道应力的影响 |
| 3.3.4 粘滑错动管道相对滑动分析 |
| 3.4 蠕滑错动+地震组合情况下管道结构适应性分析 |
| 3.4.1 蠕滑错动+地震组合对伸缩节的影响 |
| 3.4.2 蠕滑错动+地震组合对管道应力的影响 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 管道与地基相互作用敏感性分析 |
| 4.1 建基面接触特性的影响分析 |
| 4.1.1 蠕滑错动模式下管道受力特性和伸缩节位移分析 |
| 4.1.2 粘滑错动模式下管道受力特性和伸缩节位移分析 |
| 4.2 管道与地基间摩擦系数敏感性分析 |
| 4.2.1 蠕滑错动模式下管道受力特性和伸缩节位移分析 |
| 4.2.2 粘滑错动模式下管道受力特性和伸缩节位移分析 |
| 4.3 管道与地基间粘聚力敏感性分析 |
| 4.3.1 蠕滑错动模式下管道受力特性和伸缩节位移分析 |
| 4.3.2 粘滑错动模式下管道受力特性和伸缩节位移分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 钢衬钢筋混凝土管道结构非线性分析 |
| 5.1 钢衬钢筋混凝土管道非线性计算 |
| 5.1.1 计算模型 |
| 5.1.2 混凝土损伤及钢衬钢筋应力 |
| 5.1.3 钢衬和钢筋应力发展过程 |
| 5.1.4 裂缝宽度比较 |
| 5.2 钢筋配置对管道受力及裂缝宽度的影响分析 |
| 5.2.1 方案设计 |
| 5.2.2 混凝土损伤分布及发展 |
| 5.2.3 钢衬和钢筋应力发展过程 |
| 5.2.4 裂缝宽度计算 |
| 5.2.5 最终配筋方案计算 |
| 5.3 本章小结 |
| 6 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间参加的科研项目和发表的论文 |
| 致谢 |
（5）加劲环式压力埋管结构优化设计研究与验算（论文提纲范文）
| 内容摘要 |
| abstract |
| 引言 |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究的背景与意义 |
| 1.2 国内外研究历史与现状 |
| 1.3 埋管的特点与要解决的问题 |
| 1.4 本文的主要内容 |
| 2 埋管结构设计的传统算法 |
| 2.1 背景 |
| 2.2 埋管受内压时强度计算 |
| 2.3 埋管受外压时强度计算 |
| 2.4 初始设计 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 加劲环式压力埋管的优化设计 |
| 3.1 结构优化设计基本概念 |
| 3.2 加劲环式压力埋管的结构优化模型 |
| 3.3 埋管的优化分析 |
| 3.4 结构可靠指标计算 |
| 3.5 优化设计结果 |
| 3.6 本章小结 |
| 4 结构的有限元验算 |
| 4.1 有限元法简介 |
| 4.2 受内压时钢管的应力与应变 |
| 4.3 受外压时钢管的应力与应变 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 结论与展望 |
| 5.1 结论 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 后记 |
| 附录:攻读硕士学位期间发表的部分学术论着 |
（6）水电站钢衬钢筋混凝土压力管道裂缝控制可靠度研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 引言 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 钢衬钢筋混凝土压力管道性能研究现状 |
| 1.2.2 钢衬钢筋混凝土压力管道裂缝宽度计算方法研究现状 |
| 1.3 本文的主要研究内容 |
| 第2章 钢衬钢筋混凝土压力管道受力分析 |
| 2.1 概述 |
| 2.2 水电站钢衬钢筋混凝土压力管道的力学特性 |
| 2.2.1 钢衬钢筋混凝土压力管道的开裂机理 |
| 2.2.2 钢衬钢筋混凝土压力管道外包混凝土开裂影响因素 |
| 2.3 不同裂缝宽度计算公式 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 试验方案设计及试验方法 |
| 3.1 试件制作 |
| 3.1.1 试件设计 |
| 3.1.2 试验材料 |
| 3.1.3 试件浇筑 |
| 3.3 加载方案及数据采集 |
| 3.3.1 加载方案 |
| 3.3.2 数据采集系统 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 钢衬钢筋混凝土压力管道裂缝试验数据分析 |
| 4.1 试验过程 |
| 4.1.1 测点布置 |
| 4.1.2 试验步骤 |
| 4.1.3 试验现象 |
| 4.2 钢衬钢筋混凝土压力管道模型试验结果分析 |
| 4.2.1 压力管道裂缝开展形态 |
| 4.2.2 压力管道裂缝宽度计算值与实测值的对比 |
| 4.3 本章小结 |
| 第5章 钢衬钢筋混凝土压力管道裂缝控制标准可靠度分析 |
| 5.1 压力管道裂缝控制标准可靠度计算方法研究 |
| 5.1.1 可靠度理论及方法 |
| 5.1.2 算例及设计参数 |
| 5.2 压力管道裂缝宽度计算公式的可靠度校准评估 |
| 5.2.1 裂缝宽度限值对可靠度的敏感性分析 |
| 5.2.2 不同影响因素对可靠度的敏感性分析 |
| 5.3 压力管道裂缝控制标准模糊可靠度计算方法研究 |
| 5.3.1 模糊可靠度理论及计算方法 |
| 5.4 压力管道裂缝计算公式的模糊可靠度校准评估 |
| 5.4.1 裂缝限值条件对模糊可靠度的敏感性分析 |
| 5.4.2 钢衬厚度限值对模糊可靠度的敏感性分析 |
| 5.4.3 保护层厚度限值对模糊可靠度的敏感性分析 |
| 5.4.4 有效配筋率限值对模糊可靠度的敏感性分析 |
| 5.4.5 修订建议 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
（8）水电站含裂缝砼压力管道结构安全性评价研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.3 钢筋混凝土管结构特点、受力特点以及布置形式 |
| 1.4 论文的主要工作 |
| 1.5 技术路线 |
| 第二章 钢筋混凝土压力管道计算理论 |
| 2.1 计算方法 |
| 2.2 混凝土破坏理论 |
| 2.3 钢筋混凝土有限元 |
| 2.4 混凝土结构检测方法及安全性评定 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 钢筋混凝土管道承受均匀内水压力有限元分析 |
| 3.1 ABAQUS简介 |
| 3.2 ABAQUS中材料的本构关系 |
| 3.3 钢筋混凝土管道有限元模型的建立 |
| 3.4 钢筋混凝土管道承受均匀内水压力有限元计算 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 水击压强下钢筋混凝土管道有限元分析 |
| 4.1 水击计算理论 |
| 4.2 水击的数值解法 |
| 4.3 水击压强有限元分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 钢筋混凝土管道抗裂强度分析 |
| 5.1 抗裂强度分析 |
| 5.2 管道理论复核计算 |
| 5.3 本章小结 |
| 第六章 结论及展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
（9）考虑摩擦接触特性的钢衬钢筋混凝土管道承载机理研究（论文提纲范文）
| 1 研究背景 |
| 2 管道承载机理分析的塑性损伤模型和摩擦接触模型 |
| 2.1 塑性损伤模型 |
| 2.2 摩擦接触模型 |
| 3 钢衬钢筋混凝土管道承载特性 |
| 3.1 计算模型 |
| 3.2 开裂荷载与裂缝扩展规律 |
| 3.3 管道变形特征分析 |
| 3.4 钢材应力分析 |
| 3.5 混凝土裂缝宽度分析 |
| 4 摩擦系数敏感性分析 |
| 4.1 管道变形分析 |
| 4.2 钢材应力分析 |
| 5 结论 |
（10）水电站浅埋式钢衬钢筋混凝土压力管道优化设计研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 钢衬钢筋混凝土压力管道的研究发展 |
| 1.3 论文的主要内容 |
| 第二章 钢衬钢筋混凝土压力管道概述 |
| 2.1 结构特点以及布置形式 |
| 2.1.1 钢衬钢筋混凝土管道的结构特点 |
| 2.1.2 钢衬钢筋混凝土管道的布置形式 |
| 2.1.3 受力特点分析 |
| 2.2 计算方法概述 |
| 2.2.1 理论分析方法 |
| 2.2.2 模型试验方法 |
| 2.2.3 有限单元方法 |
| 2.3 ABAQUS有限元的应用 |
| 2.3.1 有限元概述 |
| 2.3.2 有限元的基本概念 |
| 2.3.3 ABAQUS有限元软件简介 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 钢筋混凝土材料非线性分析简介 |
| 3.1 混凝土的非线性本构关系 |
| 3.1.1 非线性弹性模型 |
| 3.1.2 塑性模型 |
| 3.1.3 内时模型 |
| 3.1.4 流变学模型 |
| 3.1.5 损伤力学模型 |
| 3.2 混凝土破坏理论概述 |
| 3.2.1 早期破坏理论 |
| 3.2.2 近期破坏理论 |
| 3.2.3 钢筋的数学模型 |
| 3.3 材料非线性分析的求解方法 |
| 3.4 采用ABAQUS模拟混凝土材料的受力性能 |
| 3.4.1 混凝土损伤塑性模型 |
| 3.4.2 材料参数确定过程 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 钢衬钢筋混凝土管道的设计方案研究 |
| 4.1 钢衬钢筋混凝土压力管道的截面形式 |
| 4.2 不同外包混凝土厚度的应力分析 |
| 4.2.1 计算模型参数 |
| 4.2.2 内水压力下作用分析 |
| 4.3 不同钢衬厚度的应力分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 钢衬与混凝土之间的间隙对应力分布的影响 |
| 5.1 概述 |
| 5.2 不同空隙的应力分析 |
| 5.3 本章小结 |
| 第六章 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录 |
四、钢衬钢筋混凝土管道应力分析非线性理论概述（论文参考文献）
- [1]坝下游面钢衬钢筋混凝土管道结构研究综述[J]. 伍鹤皋,马铢,石长征. 水力发电学报, 2020(11)
- [2]钢衬钢筋混凝土压力管道裂缝宽度计算模型研究[D]. 杨侗伟. 湖北工业大学, 2020(08)
- [3]基于ANSYS Workbench的水电站坝后浅埋管有限元分析及优化[D]. 马鹏强. 兰州理工大学, 2019(09)
- [4]钢衬钢筋混凝土管对断层错动的适应性研究[D]. 张彪. 武汉大学, 2019(06)
- [5]加劲环式压力埋管结构优化设计研究与验算[D]. 杨佳奇. 三峡大学, 2019(06)
- [6]水电站钢衬钢筋混凝土压力管道裂缝控制可靠度研究[D]. 汪秋红. 湖北工业大学, 2019(09)
- [7]缝隙对钢衬钢筋混凝土管道结构承载特性的影响研究[J]. 苏凯,杨子娟,伍鹤皋,周利,石长征. 天津大学学报(自然科学与工程技术版), 2018(09)
- [8]水电站含裂缝砼压力管道结构安全性评价研究[D]. 刘鑫焱. 新疆农业大学, 2018(05)
- [9]考虑摩擦接触特性的钢衬钢筋混凝土管道承载机理研究[J]. 苏凯,张伟,伍鹤皋,石长征. 水利学报, 2016(08)
- [10]水电站浅埋式钢衬钢筋混凝土压力管道优化设计研究[D]. 陈婷. 昆明理工大学, 2016(02)