本文選題：渡槽 + 伸縮節(jié)　； 參考：《鄭州大學(xué)》2017年碩士論文

【摘要】：由于山區(qū)遠(yuǎn)距離輸水需求不斷提高,高墩大跨連續(xù)剛構(gòu)渡槽形式隨之出現(xiàn),相應(yīng)增大了渡槽間伸縮縫的長度,傳統(tǒng)渡槽伸縮縫在受力、形變和耐久性等方面已無法滿足其長度增加的要求。為此,本文提出了一種新型的鋼板伸縮節(jié)形式,設(shè)置在連續(xù)剛構(gòu)渡槽與簡支渡槽的端部連接處,并以黔中水利樞紐徐家灣渡槽連接段鋼板伸縮節(jié)為研究對象,建立了結(jié)構(gòu)幾何非線性分析模型,分析了伸縮節(jié)在內(nèi)水壓力、軸向相對位移變位、橫向相對位移變位以及豎向相對位移變位下伸縮節(jié)的應(yīng)力水平,并依據(jù)有限元分析結(jié)果,對這種渡槽用伸縮節(jié)的力學(xué)性能進(jìn)行了評價及參數(shù)優(yōu)化分析,研究成果可作為相關(guān)工程設(shè)計、建造和應(yīng)用的技術(shù)參考。主要研究內(nèi)容包括以下四個方面:(1)結(jié)合渡槽伸縮節(jié)自身結(jié)構(gòu)特點和受力特點,對渡槽用鋼板伸縮節(jié)進(jìn)行初步設(shè)計。(2)考慮結(jié)構(gòu)幾何非線性,對大型渡槽用鋼板伸縮節(jié)進(jìn)行有限元分析,分析在內(nèi)壓、位移荷載及二者組合作用下,各向應(yīng)力大小及分布規(guī)律,并與美國膨脹節(jié)制造商協(xié)會標(biāo)準(zhǔn)(EJMA)計算值進(jìn)行了對比。(3)對影響大型渡槽鋼板伸縮節(jié)力學(xué)性能的參數(shù)進(jìn)行分析,探究伸縮節(jié)各向應(yīng)力隨波形半徑、波高、壁厚等波形參數(shù)變化規(guī)律;然后對伸縮節(jié)波形參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化分析,同時建立兩個相互獨立的模型,分別施加軸向位移與內(nèi)部壓力,以伸縮節(jié)波高、壁厚、波紋半徑為設(shè)計變量,以各向應(yīng)力為結(jié)果變量,單元總體積為目標(biāo)函數(shù),確定減輕自重的優(yōu)化尺寸。(4)在內(nèi)壓作用下,對有環(huán)箍約束伸縮節(jié)進(jìn)行分析,采用接觸單元模擬環(huán)箍與伸縮節(jié)的相互作用,提取接觸波谷處的應(yīng)力,并與未采用環(huán)箍約束伸縮節(jié)波谷處應(yīng)力進(jìn)行對比,結(jié)果表明環(huán)箍能有效的降低50%~70%波谷應(yīng)力值。
[Abstract]:Due to the increasing demand for long-distance water delivery in mountainous areas, the form of continuous rigid frame aqueduct with high piers and long spans appears, which increases the length of expansion joints between aqueducts, and the traditional aqueduct expansion joints are subjected to stress. Deformation and durability can no longer meet the requirements of increasing its length. In this paper, a new type of steel plate expansion joint is proposed, which is arranged at the end joint between continuous rigid frame aqueduct and simply supported aqueduct, and takes the steel plate expansion joint of Xujiawan aqueduct connection section of Qianzhong Water Conservancy Project as the research object. The geometric nonlinear analysis model of the structure is established. The stress levels of the joints under the internal water pressure, the axial relative displacement, the lateral relative displacement and the vertical relative displacement are analyzed, and the results of finite element analysis are given. The mechanical properties of the expansion joint for aqueduct are evaluated and the parameters are optimized. The research results can be used as a technical reference for the design, construction and application of the aqueduct. The main research contents include the following four aspects: (1) considering the structural and mechanical characteristics of the aqueduct expansion joint, the preliminary design of the steel plate expansion joint for the aqueduct is carried out. (2) the geometric nonlinearity of the structure is considered. The finite element analysis of steel plate expansion joint used in large aqueduct is carried out to analyze the magnitude and distribution of stress in each direction under the action of internal pressure, displacement load and combination of the two. The results are compared with those calculated by the American Association of expansion Joint Manufacturers' Standards (EJMA). (3) the parameters affecting the mechanical properties of large aqueduct plate expansion joints are analyzed, and the stress in each direction of expansion joints is investigated with the wave radius and wave height. Then the waveform parameters of expansion joints are optimized and analyzed, and two independent models are established, which apply axial displacement and internal pressure respectively, and take the height of telescopic joints, wall thickness and corrugation radius as design variables. With the stress of each direction as the result variable and the total volume of the element as the objective function, the optimum size of reducing weight is determined. (4) under the internal pressure, the confined telescopic joints with ring hoop are analyzed, and the interaction between ring hoop and telescopic joint is simulated by contact element. The stress at the contact trough is extracted and compared with the stress in the trough of the telescopic joint without hoop constraint. The results show that the stress value of 50% 70% trough can be effectively reduced by the ring hoop.
【學(xué)位授予單位】：鄭州大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TV672.3

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本文編號：2112321