倒虹吸地涵受温度作用影响的有限元分析

以南水北调中线工程某倒虹吸结构为研究对象,利用ADINA有限元软件稳态、瞬态温度模块,计算分析了水温变化形式和加载速率对倒虹吸结构温度场的影响规律,同时借助温度-结构模块,对倒虹吸结构应力、变形与温度变化之间的关系进行了研究。结果表明,对于倒虹吸这类管壁较薄结构,环境温度可近似简化为线性变化;在考虑初始温度场以及水温变化速率的条件后,结构内外表面实际最大温差与设计中采用的水温与地温最大温差之间存在一定差异;当水温高于地温时,倒虹吸结构会随着水温的升高出现向外膨胀趋势,这将对结构整体受力产生不利影响;当水温低于地温时,倒虹吸结构会随着水温的降低出现向内收缩趋势,左右侧墙向内的收缩阻止了顶板向内的收缩,这在一定程度上对结构产生有利影响。