本文選題：小型U形渠道 + 混凝土襯砌結(jié)構(gòu)��； 參考：《寧夏大學》2014年碩士論文

【摘要】：隨著社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展,我國的水資源矛盾日益突出,提倡節(jié)水型農(nóng)業(yè)及合理利用水資源勢在必行。渠道防滲襯砌是減少農(nóng)業(yè)灌溉輸水損失的有效方法。寧夏引黃灌區(qū)作為一個歷史悠久的灌區(qū),近年來修建了大量的渠道防滲工程,其中U形混凝土襯砌渠道由于水力條件好、占地面積少、抗凍脹性能好而被廣泛應(yīng)用于支、斗、農(nóng)等各級渠道中。但是,因冬季負溫的作用,渠基土發(fā)生凍脹,從而使混凝土襯砌渠道發(fā)生不同程度的凍脹破壞,有的甚至失去防滲作用。 因此,混凝土襯砌渠道防凍脹破壞已經(jīng)成為一個亟待解決的問題。本文通過閱讀和分析大量文獻資料,論述了國內(nèi)外渠道防滲抗凍脹技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀,總結(jié)了渠道抗凍脹破壞的技術(shù)措施,以寧夏引黃灌區(qū)中小型U形渠道為研究背景,針對目前U形混凝土襯砌板凍脹破壞力學特點及其變化規(guī)律的理論研究還有待完善的現(xiàn)狀,重點進行了小型U形渠道混凝土襯砌凍脹破壞的受力分析與建立相應(yīng)力學分析模型的研究工作,并采用有限元數(shù)值方法,對小型U形渠道襯砌結(jié)構(gòu)凍脹作用下的縱向變形問題進行了相應(yīng)的三維數(shù)值模擬分析。具體研究內(nèi)容與研究結(jié)果如下： (1)探討了混凝土襯砌渠道凍脹破壞的主要影響因素；根據(jù)渠道襯砌結(jié)構(gòu)形式分析了幾種目前應(yīng)用普遍、不同斷面襯砌渠道的凍脹破壞機理和破壞特征。重點分析兩拼式U形和整體式U形混凝土襯砌渠道的凍脹特點。 (2)通過對小型的兩拼式和整體式U形渠道混凝土襯砌凍脹破壞特征及破壞原因的分析,確定了在法向凍脹力、法向凍結(jié)力、切向凍結(jié)力和重力共同作用下混凝土襯砌整體結(jié)構(gòu)的計算簡圖,建立了這兩種襯砌結(jié)構(gòu)凍脹破壞的力學模型并推導出凍脹控制內(nèi)力及最大拉應(yīng)力的計算公式,結(jié)合混凝土板的抗裂條件,給出了脹裂部位、襯砌板厚及抗凍脹破壞驗算的方法。 (3)針對實際工程,運用大型有限元軟件ANSYS對考慮縱向變形整體式U形混凝土襯砌渠道的凍脹進行三維數(shù)值模擬分析,得到了襯砌渠道溫度場、應(yīng)力場和變形場的分布規(guī)律,模擬結(jié)果與野外試驗觀測結(jié)果基本一致,由此表明,本文采用的考慮縱向變形整體式U形混凝土襯砌渠道的數(shù)值模擬方法是合理的,可為小型整體式U形混凝土襯砌渠道的設(shè)計提供科學合理的分析方法。
[Abstract]:With the development of social economy, the contradiction of water resources in our country is becoming more and more prominent. It is imperative to advocate water-saving agriculture and rational use of water resources. Canal seepage prevention lining is an effective method to reduce the water loss of agricultural irrigation. As a irrigation area with a long history, Ningxia Yellow River Irrigation District has built a large number of canal seepage control projects in recent years. Among them, U-shaped concrete lining channels are widely used in branches and buckets because of their good hydraulic conditions, small area, good frost resistance and swelling performance. Agriculture and other levels of channels. However, due to the effect of negative temperature in winter, frost heaving occurs in the base soil of the canal, which results in frost heaving damage of concrete lining canal to varying degrees, and some even lose its anti-seepage effect. The frost-resistant damage of concrete lining channel has become an urgent problem to be solved. Through reading and analyzing a large number of documents, this paper discusses the development status of anti-seepage and anti-frost heaving technology at home and abroad, summarizes the technical measures of channel anti-freezing and anti-frost damage, and takes the small and medium-sized U-shaped channel in Ningxia Yellow River diversion Irrigation District as the research background. In view of the present theoretical research on the characteristics of frost heaving failure force and its changing law of U-shaped concrete lining slab, it is still necessary to perfect the present situation. The stress analysis of frost heaving failure of small U-shaped channel concrete lining and the establishment of corresponding mechanical analysis model are emphatically carried out, and the finite element numerical method is adopted. The longitudinal deformation of small U-channel lining structure under frost heaving is analyzed by three-dimensional numerical simulation. The concrete research contents and results are as follows: (1) the main influencing factors of frost heaving failure of concrete lining channel are discussed, and several kinds of common application are analyzed according to the structural form of channel lining. Frost heaving failure mechanism and failure characteristics of different cross section lining channels. The characteristics of frost heaving of two-type U-shaped and integral U-shaped concrete lining channels are emphatically analyzed. By analyzing the characteristics and causes of frost heaving of concrete lining of small two-type and integral U-shaped channels, the normal frost heaving force is determined, and the frost heaving force of the concrete lining in the normal direction is determined through the analysis of the characteristics and causes of frost heaving in the concrete lining of the U-shaped and integral U-shaped channels. The calculation diagram of concrete lining integral structure under the combined action of normal freezing force, tangential freezing force and gravity is presented. The mechanical models of frost heave failure of these two kinds of lining structures are established, and the formulas of frost heaving control internal force and maximum tensile stress are deduced. Combined with the crack resistance conditions of concrete slabs, this paper gives the methods of checking the crack position, thickness of lining slabs and frost heaving resistance. The three-dimensional numerical simulation analysis of frost heaving of U-shaped concrete lining canal considering longitudinal deformation is carried out by using the large-scale finite element software ANSYS. The distribution law of temperature field, stress field and deformation field of lining channel is obtained. The simulation results are in good agreement with the field test results, which shows that the numerical simulation method for the longitudinal deformation integral U-shaped concrete lining channel is reasonable. It can provide a scientific and reasonable analysis method for the design of small integral U-shaped concrete lining channel.
【學位授予單位】：寧夏大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：TV31;TV672;TV698.26

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本文編號：2003842