【摘要】：倒虹吸管是輸水工程穿越河道、山谷、凹地、或其他障礙物經(jīng)常采取的壓力輸水管道,是一種渠道交織建筑物,是灌區(qū)配套工程中的主要建筑物之一。隨著水利工程的成長,長距離輸水工程的范圍逐步加大,當輸水工程穿越河流或低谷時,常采取倒虹吸管結(jié)構(gòu)。為確保結(jié)構(gòu)的安全,工程中常采用預(yù)應(yīng)力倒虹吸。由于預(yù)應(yīng)力施工工藝復(fù)雜且倒虹吸工作環(huán)境具有一定的腐蝕性,因而倒虹吸結(jié)構(gòu)易發(fā)生開裂及滲漏病害。本文以沁河倒虹吸實際工程為背景,研究倒虹吸常見的施工病害:(1)鋼絞線張拉不到位,有效預(yù)應(yīng)力實測值與設(shè)計值相差較大;(2)部分波紋管孔道堵塞,鋼絞線沒法張拉,提出相應(yīng)的補強辦法。采用大型通用有限元軟件ANSYS模擬倒虹吸波紋管堵塞,研究波紋管堵塞位置識別方法,分別計算六種工況時不同補強措施下倒虹吸力學性能,比較分析加固方案的可行性。主要研究內(nèi)容和結(jié)論如下:首先,研究波紋管堵塞位置識別方法。采用ANSYS建立三維有限元模型,模擬倒虹吸不同位置堵塞,確定理論伸長量與實際伸長量之間的修正系數(shù),給出波紋管堵塞位置與實測伸長量關(guān)系表達式,通過實測伸長量確定波紋管堵塞位置。其次,以倒虹吸水平管身段為例,計算六種工況下管身結(jié)構(gòu)及頂板、底板、豎墻的應(yīng)力狀態(tài),分析能否滿足相關(guān)的設(shè)計要求。最后,模擬當波紋管堵塞后,采用粘貼碳纖維布加固法和增設(shè)預(yù)應(yīng)力筋法加固倒虹吸,比較分析不同的加固方案下管身、頂板、底板、豎墻應(yīng)力,驗證倒虹吸加固方案的可行性,為實際工程中倒虹吸波紋管堵塞加固技術(shù)方案提供參考。
【學位授予單位】：華北水利水電大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TV672.5
【圖文】：

圖 2-1 頂板預(yù)應(yīng)力筋堵塞模擬圖Fig2-1Simulation diagram of plugging of prestressing tendons on roof圖 2-2 底板預(yù)應(yīng)力筋堵塞模擬圖波紋管的固定（單位：cm ）Fig 2-2 Simulation diagram of plugging of prestressing tendons on floor模擬預(yù)應(yīng)力筋堵塞是在施工階段，管身只有重力和預(yù)應(yīng)力。在這種工況下，可通過單元生死模擬預(yù)應(yīng)力筋堵塞（假設(shè)右端為張拉端，哪個預(yù)應(yīng)力筋堵塞，就將堵塞點左側(cè)所有預(yù)應(yīng)力筋單元殺死，此時堵塞點左側(cè)預(yù)應(yīng)力筋溫度變化為 0）然后在預(yù)應(yīng)力筋堵塞點右端采用降溫法施加預(yù)應(yīng)力。再計算結(jié)果，查詢堵塞節(jié)點與錨固端節(jié)點沿預(yù)應(yīng)力筋長度方向的位移大小，差值即為理論伸長量與實際伸長量之間的位移差，主要是由于在計算理論伸長量時未考慮混凝土的變形。降溫法計算相應(yīng)的溫度變化：

圖 2-2 底板預(yù)應(yīng)力筋堵塞模擬圖波紋管的固定（單位：cm ）Fig 2-2 Simulation diagram of plugging of prestressing tendons on floor模擬預(yù)應(yīng)力筋堵塞是在施工階段，管身只有重力和預(yù)應(yīng)力。在這種工況下，可通過單元生死模擬預(yù)應(yīng)力筋堵塞（假設(shè)右端為張拉端，哪個預(yù)應(yīng)力筋堵塞，就將堵塞點左側(cè)所有預(yù)應(yīng)力筋單元殺死，此時堵塞點左側(cè)預(yù)應(yīng)力筋溫度變化為 0）然后在預(yù)應(yīng)力筋堵塞點右端采用降溫法施加預(yù)應(yīng)力。再計算結(jié)果，查詢堵塞節(jié)點與錨固端節(jié)點沿預(yù)應(yīng)力筋長度方向的位移大小，差值即為理論伸長量與實際伸長量之間的位移差，主要是由于在計算理論伸長量時未考慮混凝土的變形。降溫法計算相應(yīng)的溫度變化：611 51395 10 0.74171.95 10 1.2 10T CE V （2.1）位于頂板、底板上預(yù)應(yīng)力筋堵塞位置的伸長量如表 2-1 所示：表 2-1 預(yù)應(yīng)力筋堵塞位置的伸長量Table 2-1 The amount of elongation in the jamming position of the prestressed tendons位堵塞錨固端節(jié)點堵塞端節(jié)點位移差位堵塞錨固端節(jié)點堵塞端節(jié)點位移差

圖 2-3 預(yù)應(yīng)力筋線形布置圖Fig 2-3 The figure of line layout of prestressed tendons頂板曲線段 N2-N6 曲線表達公式如下：N2 段：22: 0.002 0.059 8.617: 0.06 8.556: 0.002 0.063 8.436ab y x xbc y xcd y x x N3 段：2222: 0.092 0.004 8.375388 472.9: 8.4634275 4275: 0.068 0.274 8.65279 575.55: 8.8564275 4275de y x xef y x xfg y x xgh y x x N4 段：2222279 45.45: 8.9254275 4275: 0.068 0.138 8.856: 0.078 0.279 8.65324 640.8: 8.4494275 4275hi y x xij y x xjk y x xkl y x x （N5 段：2222324 25.2: 8.3754275 4275: 0.078 0.123 8.449: 0.068 0.274 8.65279 575.55: 8.856lm y x xmn y x xno y x xop y x x N6 段：222279 45.45: 8.9254275 4275: 0.068 0.138 8.856388 1210.1: 8.654275 4275pq y x xqr y x xrs y x x （

【參考文獻】

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本文編號：2758162