【碩士】弧底梯形混凝土襯砌渠道凍脹力學(xué)模型數(shù)值

內(nèi)容簡介

　　在我國，凍土地區(qū)和季節(jié)性凍土地區(qū)占國土總面積的3/5，渠道混凝土襯砌工程普遍存在著嚴重的凍害問題。尤其是在東北、西北、華北等廣大地區(qū)，冬季氣候寒冷，由于渠道襯砌工程多屬剛性材料，具有體輕、抗拉強度較低、適應(yīng)拉伸變形或不均勻沉陷能力較差等特點，因而渠道襯砌凍害更易發(fā)生，凍害程度也較其他水工建筑物更為嚴重。所以，如何防治寒區(qū)混凝土襯砌渠道的凍脹破壞已成為一個非常現(xiàn)實的困繞灌區(qū)健康發(fā)展的問題。　　本文在閱讀和分析大量文獻資料的基礎(chǔ)上，論述了國內(nèi)外渠道防滲抗凍脹的發(fā)展現(xiàn)狀；討論了寒冷地區(qū)的渠道工程普遍存在的凍害問題及主要影響因素；總結(jié)了防滲渠道防治凍害的原則及基本措施。著重做了以下幾方面研究工作：　?。?）論文探討了土體產(chǎn)生凍脹變形的機理、渠道凍脹破壞的機理及重要的影響因素，從襯砌的斷面形式和結(jié)構(gòu)形式等方面介紹了目前渠道防滲工程的幾種主要襯砌形式的各自特點，分析了各種形式襯砌的凍脹機理和破壞形式?！　。?）根據(jù)渠道襯砌凍脹基本規(guī)律，破壞特征，通過簡化假設(shè)建立了弧底梯形襯砌凍脹力學(xué)模型。給出了斷面各點內(nèi)力計算公式，找出了最易出現(xiàn)凍脹破壞的位置出現(xiàn)在坡板與弧底板交接處，并結(jié)合實際工程計算，通過抗裂計算判斷其是否發(fā)生凍脹破壞。　?。?）針對實際工程，將渠基凍土和襯砌體作為一整體，結(jié)合大型通用有限元ANSYS軟件對襯砌渠道進行熱應(yīng)力間接耦合分析，分別得出了采用不同厚度的苯板保溫措施條件下以及不采用保溫措施的襯砌渠道溫度場，應(yīng)力場和變形場分布規(guī)律。找出了苯板的經(jīng)濟合理的厚度取值為8cm，與工程相符合。通過簡化力學(xué)模型計算結(jié)果和計算機模擬結(jié)果對比分析，渠道凍脹變形和凍脹力的分布規(guī)律基本一致，同時驗證了簡化力學(xué)模型的正確性。因此本文提出的力學(xué)模型及數(shù)值模擬方法是合理可行的，對同類工程設(shè)計及管理具有一定的指導(dǎo)意義?！　?

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