沙河-大郎河箱基渡槽温度作用计算分析

首先分析了渡槽的温度作用,确定了渡槽温度作用的计算工况。在考虑了外界气温、水温和结构表面日照等影响条件下,采用有限元瞬态计算方法,计算了南水北调中线干渠上的沙河—大郞河箱基渡槽的温度场和温度应力,并对计算结果进行了分析,提出了可供设计参考的建议。     

渡槽前水体温度的有限元计算

在大型渡槽设计中温度问题越来越引起人们的重视,为了计算出温度应力,准确合理地计算出水体温度分布显得格外重要.在渡槽中,流动的水在沿程流动中与空气进行热量交换,同时也与周围的介质进行热量交换.在水未流入渡槽之前,水在渠道中流动,热量交换的媒介为空气和渠道本身,所以热量交换要分别考虑这两种物理特性,才能准确计算出水体温度.通过对双洎河渡槽前渠道夏季和冬季气温分析,得出水温计算的一般方法,为今后渡槽水温计算提供参考.     

南水北调渡槽侧壁温度场计算及保温材料应用分析

南水北调中线工程大型渡槽槽身混凝土温度变幅较大，温度应力的影响显著，设计中考虑在混凝土外侧增设保温板以使混凝土温度变幅降低。通过对渡槽设置保温板前后的的混凝土内温度场进行了数值计算，结果表明，加设聚苯保温板后混凝土表面温度基本保持不变，降低了结构的温度应力，有利结构安全。     

日照作用下箱型渡槽温度场与温度应力研究

分析了箱型渡槽产生日照温差的原因及影响,根据热传导方程和混凝土箱型渡槽边界条件,借助有限元分析软件ANSYS建立了二维模型,对箱型渡槽在两种特殊工况下有、无表面隔热措施时的温度场与温度应力进行了计算分析。计算结果表明,夏季高温工况下渡槽内外表面温差较大,导致其表面产生较大的温度应力,内表面容易产生裂缝;若对槽身外表面采取隔热措施,可有效地减小内外温差与温度应力,可确保渡槽夏季输水安全。     

漕河渡槽温度应力对结构的影响分析

漕河渡槽采用结构力学方法计算温度对结构内力的影响,在大型渡槽设计中尚属首例.计算表明,温度应力对框架结构的内力有着重大的影响.由于渡槽底板温度荷载产生的弯矩较大,提出增设预应力的建议.     

原型试验中薄层结构的温度边界条件研究

为深入研究水利工程中薄层结构在自然状态下的温度场,参考相关文献中的温度边界条件的预测方法,进行了长期原型试验观测研究,在原型试验中量测不同时间的温度和应变数据。通过引用成熟的边界模型计算薄层结构的温度场变化情况,并与实测温度数据进行对比,验证了温度场模型的准确性,建立适合水利工程的薄层结构温度场预估方法,从而能够通过计算手段模拟实际工程中薄层结构极限温度场和温度应力,为进一步的工程实践研究奠定了基础。     

沙河大型渡槽施工过程瞬态温度应力分析

建立U形渡槽和矩形渡槽仿真模型,分析了沙河大型渡槽施工期瞬态温度场和应力场,结果表明:U形槽冬季施工应力较大,最大应力发生在顺水流方向,而矩形槽夏季施工应力较大,最大应力发生在横截面方向;大型渡槽在施工期的温度应力不是很大,因此沙河渡槽在施工期间,可以不特殊考虑温度应力,只需采取常规的温控措施。     

温度荷载对预应力排水渡槽的影响

针对南水北调中线工程排水渡槽的工作特点,采用大型有限元软件对预应力排水渡槽结构进行瞬态温度场分析,进而计算出结构的瞬态应力场.计算结果表明:冬季温降空槽工况对排水渡槽纵向应力和横隔梁横向应力起控制作用,不考虑温度荷载时,顶梁产生最大纵向拉应力为0.37MPa,横隔梁下表面产生最大横向拉应力为0.8MPa,叠加冬季温降温度效应后,顶梁产生的最大拉应力为1.45MPa,横隔梁下表面产生最大横向拉应力为4MPa;夏季温升空槽工况对排水渡槽底板横向应力起控制作用,不考虑温度荷载时,底板下表面最大产生0.8MPa的横向拉应力,考虑夏季温升温度荷载时,底板下表面最大产生3.6MPa的横向拉应力.     

大型渡槽温控防裂技术及发展趋势

介绍南水北调工程大型渡槽在材料性质、结构设计、施工措施等方面温控防裂的基本经验;针对渡槽薄壁结构的特点,阐述短期温度应力和温湿耦合作用下渡槽的开裂机理;从温度监测、温度场实时仿真和预报、早龄期混凝土开裂风险预报、施工信息平台搭建、限裂设计下渡槽混凝土温控标准制定等方面探讨渡槽温控防裂的发展趋势。     

矩形钢管混凝土柱温度场及温度应力的有限元分析

基于大型通用有限元分析软件ANSYS,针对某水电站厂房钢混凝土排架柱,建立了矩形钢管混凝土柱三维温度场有限元计算模型,研究矩形柱在外界温升和温降两种情况下的温度及应力变化规律,探讨钢管混凝土柱在火灾下的温度场分布特征,比较了两种不同边界条件对钢管混凝土柱温度应力的影响.分析结果表明,计算成果符合工程实际.     

考虑槽身与槽内水体流固耦合的渡槽地震反应计算

基于考虑槽身与槽内水体流固耦合的渡槽薄壁梁段单元的动力分析模型,计算了南水北调中线工程某渡槽结构的地震反应.计算结果表明,随着水位的上升,渡槽结构地震反应增大;考虑槽身与槽内水体流固耦合时,渡槽结构的横向地震反应、伸缩缝相对折角小于不考虑流固耦合的情况,而槽身横截面绕轴线转角却大于不考虑流固耦合的情况,说明槽身与水体的相互耦合对渡槽结构地震反应影响显著.因此,在对渡槽结构进行地震反应计算时,应采用能考虑相应水位的渡槽流固耦合动力分析模型,并计算渡槽在不同地震波激振下的地震反应才能综合反映渡槽结构在地震作用下的实际情况.     

拉杆间距对渡槽槽身应力的影响

利用有限元法详细计算了不同H/B下无拉杆和不同拉杆间距简支梁式矩形渡槽槽身的应力,根据计算应力,以最大主应力作为控制标准,分析了H/B以及拉杆间距对槽身横截面应力的影响,提出了渡槽槽身应力与拉杆间距之间的关系.     

高地温引水隧洞围岩热——应力耦合分析

针对新疆某高地温环境下的圆形隧洞,采用有限元分析程序,分别对不同围岩半径下的温度场分布进行模拟,并以不同围岩半径下围岩与支护接触面处的温度作为围岩合理计算范围取值的参考,结合有关理论分析的结果,确定出围岩最佳计算半径。在此基础上进一步研究隧洞施工期围岩温度、应力和位移场在热—应力耦合作用下的分布问题。研究结果表明,当围岩外部温度为80℃、隧洞内部温度为5℃时,隧洞开挖后考虑温度和应力共同影响下的围岩最佳计算半径为24 m。隧洞围岩温度沿围岩厚度方向呈非线性递增变化。与常温(20℃)情况相比,高地温的存在会使隧洞围岩最大主应力减小,同时也会在隧洞拱顶和底拱处产生拉应力。     

大型渡槽隔震研究

尽管隔震技术已经在实际工程中得到广泛应用,但至今为止,尚无大型渡槽应用隔震技术的实例.本文针对大型渡槽的隔震问题进行研究,探讨大型渡槽的隔震机理、隔震装置和隔震目标,提出隔震渡槽的地震反应分析方法,并结合某实际渡槽工程对各种支承方案下渡槽的地震反应及使用隔震技术后渡槽的减震效果进行具体分析.研究结果表明,应用隔震技术可以显著降低渡槽结构的地震应力反应,提高整体渡槽的抗震性能.     

基于并行遗传算法和温度荷载的隧洞参数反演研究

针对隧洞工程运行期反演计算中温度荷载容易被忽视的问题,以西南地区一个大型水电站的深埋地下隧洞为研究对象,将其运行期钢筋应力、围岩参数增量的实测值作为反演的基础数据,考虑应力场和渗流场的耦合作用,采用并行遗传算法对运行期隧洞围岩参数和外水头进行反演。计算结果和实测结果对比表明,温度荷载对反演得到的隧洞参数值影响较大,误差由未考虑温度时的38.73%降到考虑后的3.90%,而围岩参数中弹性模量误差也由7.35%降为3.90%,内摩擦角误差也由7.45%降为5.76%。并行遗传算法可以应用到隧洞参数的反演中,将计算效率提高了4倍左右。温度荷载的施加也使反演得到的计算结果更加接近实测值,反演结果更加准确。研究成果可为类似的工程提供参考。     

大型涵洞式渡糟施工期温度场仿真分析

针对南水北调中线干线工程中汤河涵洞式渡槽施工期混凝土分期浇筑产生的温度变化,运用 大型有限元计算软件对施工过程温度场进行仿真模拟,得到了涵洞式渡槽在整个施工期温度场的时空 分布规律。计算结果并与现场实测数据进行对比分析,验证了混凝土浇筑施工期温度受结构尺寸影响 较大,即:尺寸越大,内部温升越大,在结构内部产生的水化热消散越缓慢。该成果对类似工程施工 期温度应力分析和温控具有一定借鉴意义。     

立洲RCC拱坝蓄水过程应力变形特性分析

基于立洲RCC拱坝温度场全过程仿真分析成果,考虑施工期残余应力,分析大坝蓄水过程中在温度荷载、水荷载、渗透压力和自重作用下坝体应力变形特性及发展规律,探寻真实工作状态下与设计荷载作用下大坝应力特性差异,并结合类似工程蓄水监测成果对立洲大坝的蓄水安全情况进行分析和评价。分析结果表明,大坝实际应力、变形性态与传统算法结果相比差异显著,大坝在蓄水过程中处于弹性范围内,工作状态正常。     

变温场和恒温场条件下外掺MgO混凝土弹性模量和极限拉伸变形性能的对比研究

外掺MgO砼材料性能指标是坝体设计、应力计算、温控计算、原形观测资料分析时不可缺少的重要参数。以往采用的材料参数是取自恒温试验结果,而大坝是变温场,该文通过对变温场和恒温场条件下外掺MgO砼弹性模量和极限拉伸变形性能的对比试验研究,结合长沙拱坝对外掺MgO砼在变温场和恒温场条件下的弹性模量和极限拉伸变形性能进行了对比试验研究,其试验研究方案、试验方法和数据处理严格按照有关规程规定进行,试验结果准确、规律性好,建立了相应的试验曲线数学公式,理论值与实测值拟合较好,相对误差较小,能为坝体的仿真计算分析提供比较可靠的计算参数。对比分析变温场与恒温场试验研究结果可知,两者的试验参数相一致,即可用恒温场的试验结果来计算变温场的实际材料性能参数。因此,在坝体仿真计算中,外掺MgO砼的力学性能参数可选用恒温条件下的试验结果。最终得出反映客观情况的、可供大坝仿真计算应用的、真实可靠的材料性能参数,对发展MgO砼筑坝技术和加速我国水电工程建设具有十分重大的现实意义。