水工圆形隧洞围岩衬砌摩擦滑动接触的新解法

作     者：尹崇林 吕爱钟 Yin Chonglin;Lü Aizhong

作者机构：华北电力大学水电与岩土工程研究所北京102206 

基　　金：国家自然科学基金资助项目(51974124) 

出 版 物：《力学学报》 (Chinese Journal of Theoretical and Applied Mechanics)

年 卷 期：2020年第52卷第1期

页      码：247-257页

摘      要：在实际工程中,围岩和衬砌接触时,它们之间并非完全光滑,也并非可以承受任意大的摩擦力.如果围岩与衬砌之间的剪应力大于所能承受的最大静摩擦力,接触面间将发生切向滑动,定义接触面上产生最小滑动量的状态为衬砌的真实工作状态,这种接触即为摩擦滑动接触.以库仑摩擦模型模拟围岩和衬砌之间的摩擦滑动接触,在考虑支护滞后效应的前提下,利用平面弹性复变函数方法列出了应力边界条件、应力连续条件以及位移连续条件的方程,再结合最优化理论,建立了具有一般性的摩擦滑动接触解法.在利用混合罚函数法求解最优化问题的过程中,减少了设计变量的个数,极大地简化了优化模型,提升了优化过程的迭代速度以及优化结果的精度.以此为基础,获得了围岩和衬砌相互作用下圆形水工隧洞的应力解析解.该方法可以求解光滑接触和完全接触两种极限情况,具有一般性.同时,利用一种精确的计算方法得到了不同情况下满足完全接触条件摩擦系数的阈值,还分析了衬砌和围岩边界上切向应力的变化规律.

主 题 词：隧洞 摩擦滑动接触 复变函数方法 最优化方法 应力解析解 

学科分类：08[工学] 0805[工学-能源动力学] 0802[工学-机械学] 0701[理学-数学类] 0801[工学-力学类] 0702[理学-物理学类] 080102[080102] 

核心收录：

D　O　I：10.6052/0459-1879-19-238

馆 藏 号：203881500...