弧底梯形复合衬砌渠道冻胀破坏力学模型及其求解

针对弧底梯形断面渠道,考虑复合土工膜和渠基土壤的摩擦力,通过分析复合衬砌渠道的冻胀破坏机理,指出弧底梯形复合衬砌渠道坡板可简化为在冻胀力、冻结力、摩擦力共同作用下的悬臂梁,整个衬砌体属于压弯组合变形结构。通过适当的假设和简化,建立了弧底梯形复合衬砌渠道冻胀破坏力学模型,分别求出渠道坡板和弧形底板内力表达式,并对衬砌板的厚度进行验算。对比混凝土渠道,加入复合土工膜后,衬砌体产生允许范围内的冻胀位移量,使渠基土壤对衬砌体的有效冻胀力和有效冻结力减小,改善了衬砌体本身的受力状态,起到防冻胀破坏的作用,揭示了复合衬砌渠道防冻胀破坏的机理;对比梯形渠道,认为弧底梯形渠道坡板与底板整体结构性更强,反拱作用明显,更有利于渠道的防冻胀破坏。     

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。     

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。     

渠道砼衬砌冻胀破坏力学分析

前言 我省关中几个灌区渠道砼衬砌板时有被冻胀破坏的现象发生,这种现象在我国北方地区比较常见,为此每年国家要投入巨资对渠道砼衬砌进行维修.本文从砼衬砌板在冻胀作用下受力情况进行分析,得出砼衬砌板冻胀破坏结论,以供渠道衬砌设计参考.     

弧底梯形水利渠道衬砌结构抗冻胀的有限元研究

弧底梯形水利渠道的衬砌抗冻胀能力,常常成为工程质量的薄弱点。对水利弧底梯形渠道衬砌结构开展抗冻胀有限元分析研究,以期为同类工程设计和施工应用提供技术参考。     

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。     

梯形渠道混凝土衬砌冻胀破坏的力学模型探讨

通过对梯形渠道混凝土衬砌冻胀破坏特征的分析及总结前人的相关研究成果,提出合理的简化和假设,并在此基础上建立了一种梯形渠道混凝土衬砌冻胀破坏的力学模型。通过该模型可计算渠道坡板和底板的各控制内力及应力,并估计可能发生胀裂的位置,提出了对渠坡衬砌板所受法向冻结力的计算方法。     

衬砌弧底梯形断面渠道的优化设计

衬砌弧底梯形断面渠道最佳经济断面的设计，是建立其工程量计算模型燃后用系统分析的方法，以总费用最小为目标，建立其最佳经济断面的优化设计模型．并通过计算，得出衬砌弧底梯形断面渠道在工程费用最小时的全部系统设计参数．这种优化设计的方法，解决了用混凝土衬砌孤底梯形断面渠道优化设计问题．使工程设计迅速、准确，节省工程投资，效益显著．     

整体式U形渠道混凝土冻胀破坏力学研究

文章从国内外研究现状出发,指出了整体式U形混凝土衬砌渠道冻胀破坏特征及原因,建立了冻胀破坏力学模型,并重点对渠道冻胀破坏进行力学研究。旨在为今后整体式形混凝土衬砌渠道的研究奠定理论基础。     

季节冻土区梯形混凝土衬砌渠道冻胀预测研究

依据热传导和质量迁移理论,建立渠基冻土温度场、水分场和应力场耦合数学模型,分析了影响季节冻土区渠基土体冻结的核心因素温度和水分运移量,提出以冻结期渠基土体温度和水分迁移量为变量,建立渠基土体冻深和冻胀量预测模型。借助于季节性冻融条件下梯形混凝土衬砌渠道原型观测成果,观测了冻结期渠基以下5 cm处土体温度以及水分迁移量,研究了季节冻融渠基温度和水分运移及其诱发的冻深发展和冻胀变形的变化。经检验,预测曲线与实测曲线基本一致,且满足误差要求,用冻结期土体温度和水分迁移量来预测冻深、冻胀的方法准确可行。     

基于双K断裂准则的U形混凝土衬砌渠道冻胀破坏力学模型研究

为探讨U形渠道衬砌的冻胀断裂力学模型,采用有限元软件简化模拟混凝土衬砌板初始裂缝扩展,并结合线弹性断裂力学的双应力强度因子的混凝土双K断裂破坏准则,建立了冻胀力与冻结力共同作用下的U形渠道混凝土衬砌板冻胀断裂力学模型。根据混凝土双K断裂准则与冻胀条件下的混凝土衬砌力学模型,计算了U形渠道各部位混凝土衬砌板在初始裂缝扩展情况下,混凝土衬砌板冻胀断裂破坏的临界厚度。通过实例计算,验证了此双K断裂准则下的混凝土渠道衬砌冻胀力学模型具有一定的实际应用价值,为以后的U形混凝土衬砌渠道抗冻胀设计提供了合理的理论参考。     

弧脚梯形渠道混凝土衬砌施工技术

通过对七一渠梯形断面改造施工,介绍了弧脚梯形断面混凝土衬砌技术在施工中的应用,它可降低渠道糙率,解决梯形断面渠道坡脚淤积问题,节约清淤费用,提高渠道水的利用率。     

弧底梯形渠道砼衬砌滑模施工技术

弧底梯形渠以输水输沙能力强，水力条件好，对地基适应性强，尤其是能减轻土基冻胀破坏等特点，近几年得到普遍利用。本文以冯家山南干渠改造工程为例，就大断面弧底梯形砼衬砌施工技术作一介绍。 　　冯家山水库南干渠全长 27.8km，最大引水流量 9.0m3／ s，灌溉面积 21.24万亩。为解决原工程因老化失修、填方体质量差而出现的渠道管涌、坍塌等问题，冯家山水电工程公司在试验研究取得成功经验后，已采用滑模技术完成南干渠 9.58km的改造任务，效果良好。 滑模设计 　　滑模由骨架系统、行走机构、面板和辅助平台四部分组成。整体采用钢结…     

弧脚梯形混凝土衬砌渠道施工技术

结合汾西灌区弧脚梯形混凝土衬砌渠道施工过程,从基面、混凝土衬砌到滑模衬砌机的应用等方面,对混凝土衬砌渠道的施工技术进行了总结归纳。     

弧底梯形全断面混凝土衬砌机应用对比

近年来,随着各大灌区流量加大,原灌区旧渠渠道的扩建、改建施工项目逐年增加。原渠道断面形式多为梯形断面,为改善过流条件及解决渠道淤积问题,目前渠道大都设计为弧底梯形断面。传统渠道混凝土衬砌施工工艺采用滑模衬砌,在西范灌区东扩工程一级总干渠弧底梯形渠道混凝土衬砌时,施工单位自行制作了一套全断面混凝土衬砌机。对全断面混凝土衬砌机施工工艺与滑模施工工艺进行了对比,可供类似工程参考。     

弧底梯形渠道全断面振捣连续滑模衬砌机设计研究

弧底梯形渠道已经作为一种比较优秀的渠道断面形式被广泛推广使用,但其现有的各类施工方法却存在进度缓慢或质量难以保证等缺陷。作者根据实际工作中的经验,结合了原有的弧底梯形渠道滑模和小断面U型渠衬砌机特点,采用新的行走系统,并加入新的振捣系统,设计出“弧底梯形渠道全断面振捣连续滑模衬砌机”。该机在冯家山灌区北干十三支渠上进行了试用,效果良好,适宜推广使用。     

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。     

汾河灌区现浇混凝土渠道衬砌冻胀试验研究

冻胀破坏是渠道工程建设和管理的重要制约因素,对弧形坡角梯形现浇混凝土渠道冻胀过程进行原型观测试验,通过统计试验场气温、渠基土含水率和渠道观测点位移量,分析渠床冻深、刚性衬砌层变形及受力变化原因,初步探究了渠道衬砌层冻胀破坏变形的产生机理并提出了相应的建议。