大断面刚柔混合衬砌渠道冻胀有限元分析

针对引额济克工程大断面梯形刚柔混合衬砌渠道,应用ANSYS软件,对其冻胀过程进行模拟分析。采用间接耦合方式,首先进行热分析,得到渠道温度场,再转换单元类型为结构场,对结构场施加热分析得到的温度应力场进行结构分析,计算渠道变形场和应力场,进而分析渠道冻胀受力情况及变形规律。结果表明:阴坡冻胀变形较为严重,应采取适当的措施(加厚、加肋等)加以保护。该冻胀有限元分析方法简便易行,可用于大断面渠道抗冻胀设计。     

大U形混凝土衬砌渠道冻胀破坏数值模拟

视冻土为横观各向同性线弹性材料,将渠基冻土和渠道作为一个整体,应用大型有限元通用软件ANSYS,按有限元法大体积超静定结构温度应力计算方法,对大U形混凝土村砌渠道冻胀进行热应力间接耦合数值模拟,计算渠道的温度场、变形场和应力场,分析渠道冻胀受力和变形规律.结果能较好地反映大U形混凝土衬砌渠道的冻胀机理和冻胀温度场、应力场及变形场的基本规律,方法通用且过程简捷,可用于大U形混凝土衬砌渠道抗冻胀设计中.     

高地下水位灌排渠道衬砌结构抗冻胀数值模拟

 高地下水位区的灌溉渠道往往具有灌排功能,比一般输水渠道工作条件更为复杂,滤透式刚柔耦合衬护结构施工简单、经济合理且集排水（无需防渗）与抗冻胀于一体受到关注。为了评价这种衬护结构的有效性,采用北京理正软件进行渗流稳定分析,利用有限元分析软件 ADINA 对其温度场、变形场及应力场进行数值模拟分析,研究了该衬护结构的稳定性与冻胀变形及其法向冻胀力和切向冻胀力分布规律,并分析衬砌板的应力及破坏规律;通过与普通混凝土全断面衬砌对比分析,指出该滤透式刚柔耦合衬护结构通过排水和释放变形不仅能使衬砌板的冻胀量及冻胀力更加均匀,而且使渠坡和衬护结构稳定性提高,使其法向及切向冻胀力减小 25.58% ～ 48% ,可有效控制衬护渠道冻胀破坏,表明该结构对于高地下水位地区灌排渠道的抗冻胀衬护具有很大的应用和推广价值。     

不同纵缝对混凝土衬砌渠道冻胀影响的模拟研究

在我国冻土地区,混凝土衬砌渠道冻胀破坏损害严重影响渠道稳定性,造成水资源浪费,缩短渠道的使用寿命,制约工程效益的发挥。本文对影响渠道冻胀的因素进行了分析,采用有限元软件ADINA,对不同设缝的混凝土衬砌渠道进行冻胀过程的数值模拟研究,并对应力场、变形场进行分析,进而探究衬砌板的冻胀变形及冻胀力分布,为工程实际应用提供参考。     

季节性冻土区玻璃钢防渗渠道抗冻胀性能初探

为了研究玻璃钢防渗技术在北方季节性冻土区的有效性,采用有限元分析软件ADINA对玻璃钢材料防渗渠道的温度场、变形场及应力场进行仿真分析,同时研究了衬砌板的冻胀变形及冻胀力分布规律.结果表明:与普通混凝土衬砌相比,玻璃钢衬砌材料不仅能使衬砌板的冻胀变位值及冻胀力更加均匀,而且通过释放变形,可使其法向冻胀力减小51%~74%,切向冻胀力减小34%～46%,玻璃钢材料优于混凝土.     

寒区渠道衬砌监测技术应用研究

为削减渠道衬砌下的土体由于冻融引起的冻胀破坏问题,需要研究土体冻胀过程中温度场、冻胀量、应力场的变化过程及数值分布,这就需要一套系统完善的监测技术,对渠道下土体的冻胀过程与结构内力进行定量分析,为寒冷地区渠道提供安全有效的衬砌结构。     

寒旱区梯形渠道衬砌冻胀破坏数值模拟

针对刚性衬砌渠道冻胀破坏问题,选取宁夏盐环定扬黄灌区衬砌渠道为研究对象,在考虑相变及水分迁移模型基础上,考虑高地下水位对冻胀的影响,建立考虑水分迁移及地下水影响的数学物理模型,并采用Comsol Mutiphysics有限元软件对梯形渠道混凝土衬砌进行冻胀数值模拟,分别从温度场、位移场和应力场对刚性衬砌渠道冻胀破坏等方面进行了研究分析。结果表明:阴坡、阳坡冻胀量较大,渠底较小,渠底中部、渠坡1/3坡板长度处冻胀量分别达到最大值。渠底中部的法向冻胀力较小,两边逐渐增大,阴坡、阳坡的法向冻胀力分布均匀;渠底的切向冻结力成线性分布。阴坡、阳坡靠近坡脚处切向冻结力较大,左、右两端坡顶处切向冻结力较小,渠底衬砌板和两侧衬砌板属于压弯组合变形构件。     

纵缝削减混凝土衬砌渠道冻胀效果模拟分析

渠道冻胀影响因素主要包括水分、温度和基础土质等,3种因素相互作用。为了解渠道分缝对削减冻胀破坏效果,结合新疆下东岸干渠混凝土衬砌渠道工程,在分析渠道冻胀主要影响因素基础上,通过数值模拟,从变形场变化、应力场变化等情况,分别阐述分析了坡板设纵缝、渠底设纵缝对削减混凝土衬砌渠道冻胀效果。     

衬砌与无衬渠道温度场、观测对比分析

针对哈尔滨市万家干渠衬砌与无衬砌渠道,通过对其温度场与冻胀量进行了冬-春季的观测及变化分析研究,阐述了采取混凝土板衬砌措施处理的渠道可适当提高渠基温度,基础温度场相对稳定,并可适当减轻渠基土体的冻胀变形,利于维护渠道的整体稳定。     

衬砌与无衬渠道温度场、观测对比分新

针对哈尔滨市万家干渠衬砌与无衬砌渠道，通过对其温度场与冻胀量进行了冬一春季的观测及变化分析研究，阐述了采取混凝土板衬砌措施处理的渠道可适当提高渠基温度，基础温度场相对稳定，并可适当减轻渠基土体的冻胀变形，利于维护渠道的整体稳定。     

季节性冻土区梯形衬砌渠道改扩建基土置换的分析研究

抵御冻胀破坏一直是季节性冻土区渠道建设面临的技术难题。文章借助ANSYS专业有限元模拟分析系统,围绕季节性冻土区梯形衬砌渠道的温度场、移位场、应力场、基土置换的优化深度以及原材料的优化择取课题开展专题分析探究,把握不同换填深度和不同替换材料下的季节性冻土区梯形衬砌渠道应力应变规律,探索优化的基土置换深度及材料,为同类工程应用提供研究和技术参考。     

喀什河下游灌区改造工程渠道衬砌结构抗冻胀设计

位于高地下水位区的渠道衬砌结构抗冻胀设计较为复杂,以喀什河下游灌区改造工程为例,对其渠道衬砌结构抗冻胀设计进行了数值模拟分析,得出本工程渠道衬砌结构的稳定性及冻胀变形、法向与切向冻胀力的分布规律与冻害规律,并为工程渠道抗冻胀提供了理论指导。     

渠道防冻胀衬砌结构的选择

通过渠道衬砌冻胀破坏调查与实际观测分析,渠道刚性衬砌基土冻胀破坏,与基土冻胀位移大小及其不均匀程度、衬砌结构受约束条件、衬砌抵抗或适应基土冻胀变形的能力等因素有关。在选择防冻胀衬砌结构时,应从消除或减少基土冻胀及其不均匀性、消除衬砌结构的约束条件、提高衬砌结构的强度和适应基土冻胀变位能力等方面综合考虑。     

高地下水位混凝土衬砌渠道冻胀损坏断裂数值分析

渠道冻胀容易发生在地下水水位较高的地方。为解决渠道冻胀损坏的难题,本文在借鉴已有理论的基础上,分析了渠道基土冻胀以及衬砌结构,并构建了渠道混凝土衬砌冻胀损坏力学模型及冻土弹性本构模型,利用模型模拟冻胀过程中三场耦合的数据,最后得到新型的防冻胀结构,用以预防渠道的冻害发生。     

混凝土衬砌渠道冻胀破坏有限元模拟分析

在我国西北地区,混凝土衬砌渠道直接修建在冻土上,冻土的膨胀及沉降与渠道破坏有着密切的关系。混凝土衬砌渠道的冻胀破坏力学模型受衬砌型式、材料、温度、水分、土质等多方面因素影响。基于前人的研究现状,从理论上分析了土体组分、密度、水分对渠道衬砌冻胀的影响。利用ANSYS有限元软件,建立混凝土渠道数学模型,分析温度场分布、总位移场分布、主应力分布,希望为今后混凝土衬砌防冻胀研究提供帮助。     

基于ABAQUS的刚柔混合衬砌渠道接触特性分析

在室内试验的基础之上,基于弹塑性力学基本理论、应变软化基本理论、邓肯-张基本理论,采用有限元分析软件ABAQUS对刚柔混合衬砌渠道接触特性进行数值模拟,得出了复合土工膜与渠基土壤结构接触面剪切变形和位移的分布规律。计算结果表明:最大位移和应力变形发生在渠道坡板与底板交界处,说明在交界处产生应力集中现象,应力值随渠道断面高程增加而减小,自重效应明显。其所承受应力及量级和变形分布规律在合理范围内,渠道结构达到了安全要求,计算成果可信,可为分析和评价刚柔混合衬砌渠道边坡稳定性提供依据。     

寒区弧底梯形衬砌渠道冻胀破坏的尺寸效应研究

为探明地下水埋深、冻深及渠深对冻土地基上弧底梯形衬砌渠道冻胀破坏的影响规律,依据毛细理论将渠道冻胀分为封闭系统、半开放系统和开放系统;基于冻土水热力三场耦合理论,利用多场耦合软件COMSOL Multiphysics模拟研究了30组不同尺寸衬砌渠道的冻胀位移场和应力场。结果表明:规范建议的衬砌厚度内,渠道规模越大越窄深、冻深越大、地下水埋深越浅,则衬砌渠道冻胀破坏越严重。封闭系统,中小型衬砌渠道为渠底中心下表面拉裂,大型渠道为渠底中心下表面和距渠顶2/3坡长处上表面拉裂;半开放系统,中小型渠道为渠底中心上表面拉裂,大型渠道为渠底中心上表面和坡脚下表面拉裂;开放系统,小型渠道为渠底中心上表面拉裂,中型渠道为坡脚上表面拉裂,大型渠道为渠底中心下表面和距渠顶2/3坡长处上表面拉裂。该研究揭示了渠道衬砌冻胀破坏的尺寸效应,对弧底梯形衬砌渠道抗冻胀设计及衬砌结构合理设缝具有指导意义和定量化参考。     

季节冻土区梯形混凝土渠道冬季停水与过水运行方式对温度场的影响研究

针对西北地区输水明渠易发生冻胀破坏的问题,依据热传导和水分迁移理论建立冻结期渠基土温度场,以分析渠道内过水对温度场分布的影响为目标,以新疆玛纳斯河四级水电站引水渠为典型案例,应用有限元软件进行温度场的模拟,并将结果与相关文献中的数据及破坏类型进行比对,验证模拟的合理性。结果表明:渠道内是否过水对渠道的温度场有显著的影响,主要是其温度场的分层发生变化且其温度线也出现了强烈波动。经实地观察发现,输水明渠渠基土体易产生较大的冻胀变形导致衬砌板胀裂、隆起及滑塌等破坏十分严重的位置与模拟中温度场发生变化的位置基本一致,且满足误差要求。用冻结期渠基土温度场变化来预测输水明渠发生冻胀破坏的准确位置具有很大的参考价值。     

高地下水位渠道混凝土衬砌冻胀损坏数值模拟研究

地下水位比较高的渠道容易发生冻胀破坏,因此渠道工程建设首先要解决渠道冻胀损坏的问题。在借鉴已有理论如冻土力学、三场耦合、材料力学、弹性力学、渗流等理论基础上,文章分析了渠道基土冻胀以及衬砌结构,并构建了渠道混凝土衬砌冻胀损坏力学模型以及冻土的弹性本构模型,利用模型模拟冻胀过程中三场耦合的数据,最后得到新型的防冻胀结构来预防渠道的冻害发生。     

基于不同厚度苯板结构设计对渠道衬砌的保温试验

辽宁地区的灌区每年冬天渠道都会面临渠基土冻胀问题,而冻胀程度直接决定了渠道衬砌工程的使用年限。本文通过对灌区中苯板保温渠道衬砌结构和对比结构的试验观测,获得了有关灌区渠道衬砌地温、冻深及冻胀量变化情况的相关数据,经过对比分析,得到采用不同厚度的苯板材料衬砌下对渠基土地温、冻深及冻胀量的影响,并通过试验获得了灌区渠道适宜的苯板衬砌厚度,为灌区渠道衬砌工程设计提供了参考依据。