寒区膜袋混凝土衬砌渠道结构优化

我国北方寒区渠道冻胀破坏问题较为突出,而常规的冻土-衬砌结构作用机制为高度复杂的非线性问题,并不适用于混凝土渠道结构设计及优化。通过初始位移法进行渠道混凝土衬砌结构法向冻胀力模拟,并借助Mohr-Coulomb摩擦单元展开对冻土和衬砌结构间摩擦过程的模拟,在构建起混凝土衬砌渠道结构优化模型的基础上,通过ANSYS的APDL语言二次开发并建立起北方寒区膜袋混凝土衬砌渠道有限元模型,针对具体工程展开结构优化计算。结果表明,所提出的结构优化方法简单实用,模拟结果也与膜袋混凝土衬砌渠道设计冻胀破坏特征相吻合;优化后的断面既能降低工程造价,并能够借助尺寸合理的断面,充分利用材料强度,大大提升寒区膜袋混凝土衬砌渠道结构性能。     

农十师183团东场支渠防冻胀破坏及治理措施

渠道防渗衬砌冻胀破坏的主要影响因素有渠床土质、冻土深度、地下水埋深、衬砌结构形式及材料等。本文根据当地实际情况,结合冻胀计算结果,指出选择合理衬砌材料、衬砌结构、衬砌断面形式,同时应用防渗材料、换填非冻胀性土、隔热保温等削减或适应冻胀的措施,可以有效防治渠道冻胀破坏。     

考虑冻土与结构相互作用的梯形渠道冻胀破坏弹性地基梁模型

假定渠基冻土为服从Winkler假设的弹性地基,提出一种针对开放系统混凝土梯形渠道的衬砌冻胀力分布计算方法。基于弹性地基梁理论引入与冻胀变形成比例的附加项来反映衬砌冻胀变形引起的冻胀力释放和削减,导出考虑冻土与衬砌结构耦合作用的冻土地基梁挠曲线微分方程。基于此,对现浇混凝土梯形渠道底板和坡板分别建立冻胀模型,并结合边界条件对方程求解获得渠道底板和坡板挠度和内力的解析表达式,进而建立了基于衬砌冻胀位移计算的渠道衬砌冻胀破坏判断准则。以新疆塔里木灌区某梯形渠道为原型,对衬砌各点冻胀位移进行了计算,并与材料力学方法的计算结果及原型观测值进行了对比分析。结果表明,本文方法由于考虑了衬砌冻胀变形引起的冻胀力释放和削减,冻胀位移计算结果均较材料力学方法小,且与观测值更加符合。研究结果可为现浇混凝土梯形渠道的抗冻胀设计提供参考和理论依据。     

北疆某寒冷灌区U形渠道抗冻胀结构应用分析

U形渠道的抗冻胀性能与U形断面形状尺寸及渠基土的冻胀性有着密切关系,通过计算量化断面的形状参数与渠道衬砌抗冻胀性能之间的定量关系来确定渠道的最优断面,对寒冷灌区U形渠设计有着重要意义。以北疆某寒冷灌区的U形渠为例,从抗冻胀结构和水力条件两方面,通过合理的假设简化,建立恰当的力学模型,分析计算了在渠基冻胀作用下U形渠断面倾角坡长与渠道抗冻胀性的定量关系,从而确定渠道最佳断面参数及范围,并根据渠基土的冻胀特性设置合适的防冻垫层,达到了很好的抗冻胀破坏效果,对寒冷灌区U形渠抗冻胀设计提供有益的参考和借鉴。     

京密引水渠渠坡衬砌结构冻胀特性

北京地处北纬４０°左右的季节性冻土带，冬季极端最低气温为－２２．８℃，结冰期约１３０ｄ，冻土期约１００ｄ，冻土深度０．５～０．８ｍ。在这种气候条件下，基土冻胀对渠道衬砌的破坏作用不可忽视，衬砌结构必须具有抗基土冻胀破坏的能力，才能保证渠道衬砌的耐久性...     

考虑太阳辐射的寒区衬砌渠道水-热-力耦合冻胀模型与应用

寒区渠道走向导致的太阳光遮蔽产生了阴阳坡效应,引起了渠道水、热、变形的非对称分布.为探明其对渠道冻胀破坏的影响规律,本文提出了渠道阴影计算方法,采用HOTTEL晴空辐射模型,基于辐射度算法建立了考虑太阳辐射时空变化的渠道热辐射边界方程,并结合冻土水-热-力耦合理论构建了"环境-冻土-工程"相互作用的耦合冻胀模型.基于寒...     

冻土区渠道防渗工程冻胀的防治措施

季节性冻土区渠道防渗工程冻胀破坏的防治措施，可根据不同土质、不同地下水位、不同气温条件下产生的不同冻胀程度，分别采取降低渠基土壤含水量、防止外界水源渗（流）入渠基、降低地下水位等措施。也可通过选择合理断面型式及衬砌结构的方法来防治冻胀破坏，如果采用圆弧形底梯形断面、采用Ｕ型渠道、采用特殊结构型式等措施。还可采用砂换基措施来防治冻胀破坏     

渠道冻胀模拟试验及衬砌结构受力分析

本文介绍了渠道冻胀模型的设计、制作和试验方法 ;提出了模型试验结果能较好地反映原型渠道的冻结、冻胀特征和规律、模型与原型的冻深、冻胀量呈线性相关 :Hp=1 .51 Hm-51 .2 1、hp=2 .0 2 hm- 3.59,冻胀强度与冻前含水量的关系式同《冻规》中的计算式吻合一致 ,采用渠道冻胀模型试验研究方法 ,认识解决渠道冻胀有关问题是可行的 ;并根据冻胀量在渠道断面上的分布情况 ,对衬砌形式进行受力分析得出 :小 U形渠、弧底梯形渠和弧形坡脚梯形渠的衬砌形式较优 ,梯形渠或大 U形渠的衬砌形式容易产生冻胀破坏     

精准加热防冻防渗渠道工程设计与模拟研究

文章以辽宁省喀左县平房子灌区东西走向的梯形灌溉渠道典型断面为例,提出精准加热防渗防冻胀渠道设计。通过ANSYS有限元软件分析计算,说明采取精准加热保温防渗防冻胀渠道设计,可以有效保护渠道衬砌结构免遭冻胀破坏。     

季节性冻土区渠道衬砌结构冻胀防治效果数值模拟研究

渠道衬砌冻胀及损伤问题是季节性冻土区普遍存在的现象,这些问题被认为是热量输送和水分流动过程之间相互作用造成的。本文提出了一种新型的衬砌结构,并在大石桥市某灌区研究了新型及传统衬砌结构对渠道冻胀的影响,并采用组合热量传输和水分流动的二维耦合模型分析了新型和传统渠道衬砌结构的温度变化特征及新型衬砌防冻胀效果,两种渠道衬砌结构不同深度处的温度数值模拟结果与现场实测结果基本一致。现场观测结果表明:新型渠道衬砌结构具有渗漏低、导热系数低、排水速度快、不均匀变形低等特点。因此,在季节性冻土区这种新的渠道衬砌结构可以很好地防止冻胀破坏的发生。     

梯形复合衬砌渠道冻胀破坏力学模型研究

近年来复合土工膜与混凝土板相结合的复合衬砌防渗渠道得到了广泛应用。复合土工膜是一种薄型、连续、柔软的防渗材料,其防渗特性已有大量研究成果,但对复提合衬砌渠道的力学特性还缺乏研究。针对梯形断面渠道,建立了复合土工膜混凝土衬砌渠道的冻胀破坏力学模型,提出了衬砌板内力表达式及厚度验算公式。分析梯形复合衬砌渠道冻胀破坏的影响因素,结果表明,加入复合土工膜后削减了冻土对衬砌板的切向约束力,能起到防冻胀破坏的作用。     

考虑预制混凝土“设缝”作用的梯形渠道冻胀机制影响研究

寒区衬砌渠道输水能力下降主要是由常年冻融作用下衬砌结构发生冻胀破坏所致,针对渠道衬砌结构冻胀破坏问题提出渠坡板纵向设缝的抗冻措施与数值分析方法。本文通过将渠道衬砌板与冻土视为整体处理的方法构建混凝土衬砌渠道热力耦合冻胀模型,以甘肃省景泰灌区某混凝土衬砌渠道为研究对象,考虑不同设缝措施与纵缝填充的接触本构对3种工况进行抗冻影响因素分析。结果表明：渠底深部基本不受渠道整体几何边界的影响,但渠道边界尺寸和基土热流分布均对基土上部温度场变化具有显著影响。渠道阴坡、渠底和阳坡最大冻深分别为86.3、67.5、58.2 cm。通过合理设缝措施可使渠道阴坡法向冻胀力降低40.7%、底板冻胀量减小63.5%、切向冻胀力降低43.8%,使渠道断面冻胀分布趋于均匀,且模型分析与实测结果相符,表明本文构建模型的合理性。研究结果可为长距离输水渠道数值计算提供理论依据。     

考虑混凝土衬砌板与冻土接触非线性的渠道冻胀数值模拟

旱寒灌区渠基土中水分在温度梯度作用下向冻结锋面迁移聚集并冻结膨胀,使其上混凝土衬砌板冻胀破坏,以往的线弹性分析方法在数值模拟中将冻土与混凝土衬砌板视为一体,无法反映两者之间的滑移。本文采用符合冻土与混凝土接触面冻结特性的非线性本构模型来合理反映两者的相对滑动及脱离,考虑混凝土的弹塑性及其与冻土的接触非线性,建立能反映混凝土板从弹性到塑性屈服失效过程的渠道冻胀破坏数值模型,并对冻胀过程进行分析。结果表明,未考虑接触非线性的切向冻结力会超过混凝土与冻土最大冻结强度,不符实际;而考虑接触非线性的数值模型更能反映衬砌渠道冻胀破坏过程,更能合理解释渠道冻胀破坏位置在渠底中间和阴阳坡靠近渠底1/3板长处,切向冻结力、法向冻胀力最大值较未考虑接触非线性的要小约50%且分布更均匀。     

抗冻胀渠道防渗的结构形式研究进展

深入分析了季节性冻土区渠道冻吝的原因,概括了目前抗冻胀防渗渠道的主要结构形式,结合国外较成熟的GCL渠道防渗结构技术,对我国经济合理且抗冻胀的新型渠道防渗结构形式进行了探讨,对进一步研究季节性冻土区渠道防渗具有借鉴意义.     

新疆地区混凝土渠道冻胀破坏影响及其防冻措施

新疆地区属季节性冻土区,未采取防冻胀设计和措施的输水渠道出现了较为严重的冻胀破坏,严重影响到输水渠道的安全运行,威胁灌区的农业生产安全。为防治新疆地区混凝土渠道冻胀破坏,本文在对该地区渠道进行病害调查的基础上,分析了渠基土体冻胀的影响因素,并提出了渠道防冻胀措施,对新疆及北方地区渠道建设有一定借鉴作用。     

渠道季节性冻土冻胀问题及预防措施探讨

南水北调中线应急供水工程渠道季节性冻土冻胀灾害,在河北省境内分布普遍且问题突出。其中第S1～S12标段渠道地基岩性主要为壤土、砂壤土、粉细砂,均须考虑冻胀问题。渠道设计时针对不同的地基岩性虽然采取了不同的防治冻胀的措施,但仍有部分渠道衬砌出现了不同程度的冻胀破坏。通过对工程中的季节性冻土发生冻胀破坏的部位进行统计、分析和研究,阐明了不同冻胀破坏发生的原因和机理,从预防和优化防冻设计角度提出了防冻胀的方法和地基处理措施。     

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。     

冬季输水梯形渠道冻胀时水力因素对刚性衬砌层内力影响研究

对于冬季输水渠道,在其基土冻胀作用时边坡混凝土板力学模型得到实践工程检验的基础之上,又以实际工程渠道为参数,理论分析了在特定冻胀力作用类型及计算方法的条件下,其渠道坡角、水深和边坡混凝土板厚度的变化对边坡混凝土板内力的影响规律。结果表明:冬季输水渠道边坡板在冬季渠基土冻胀的过程中有沿坡面整体上移的趋势;在渠基土边坡整体稳定的前提条件下,增大渠道坡角、减小渠底宽、提高渠内水位可大大减少渠道冻胀作用时边坡板的内力,降低渠道冻胀破坏的机率;通过增加边坡板的厚度来提高渠道抗冻胀破坏能力是不可取的。该成果为季节冻土区冬季无冰盖输水渠道的抗冻胀破坏设计指出了设计新思路。根据设计流量,设计并调整渠道水力参数,尽可能使渠内水深提高,不仅降低渠道冻胀破坏的机率,还可以减少渠道用地面积和土方工程量。     

整体式U形渠道混凝土衬砌结构冻胀破坏力学模型

通过对整体式小型U形混凝土衬砌渠道冻胀破坏特征及原因分析,将结构简化为在法向冻胀力、法向冻结力、切向冻结力和重力共同作用下的超静定两铰拱,应用结构力学原理求解出衬砌板的冻胀力及内力图,结合混凝土板抗裂条件,给出了最大拉应力、衬砌板厚和抗冻胀破坏验算的公式,并对整体式与两拼式U形衬砌板冻胀效应进行了比对。结果表明,整体式U形混凝土衬砌渠道由于具有冻胀变形均匀、法向冻胀力小、抗冻胀能力强等特点,优于传统的两拼式U形渠道断面。     

汾阳市末级渠道抗冻胀处理措施探讨

基于汾阳市末级渠道冻胀现象,阐述了渠道衬砌体冻胀的破坏特征及影响因素,而后对渠道抗冻胀结构形式进行比选,确定所采用的保温措施,即在预制混凝土板下铺设聚苯板,并计算聚苯板铺设厚度,实践证明,该措施能完全满足渠道抗冻胀要求。