【摘要】：為探索季凍區(qū)防滲襯砌渠道混凝土板縫對凍脹變形的影響,以寧夏引黃灌區(qū)小型U形混凝土襯砌渠道為研究對象,在整體式、兩拼式和多拼式U形混凝土襯砌渠道上設(shè)計(jì)并布置了凍脹監(jiān)測試驗(yàn)系統(tǒng),就板縫對不同混凝土拼裝結(jié)構(gòu)的U形渠道的凍脹響應(yīng)開展了相關(guān)研究。首先通過2015-2016年凍融期凍脹量監(jiān)測數(shù)據(jù),分析了由板縫引起的襯砌板破壞嚴(yán)重的成因。據(jù)此,將2016-2017年凍融期內(nèi)的監(jiān)測試驗(yàn)方案做了改進(jìn),在同一條渠道相近渠段上對U形混凝土襯砌渠道的常規(guī)板縫結(jié)構(gòu)和經(jīng)過加固處理消除板縫影響的無板縫結(jié)構(gòu)布置了原位監(jiān)測試驗(yàn),并分析處理了一個完整凍融周期內(nèi)兩種結(jié)構(gòu)的凍脹量、法向凍脹力的監(jiān)測數(shù)據(jù)及其襯砌板凍脹變形規(guī)律。進(jìn)而借助凍土 Winkler彈性地基梁理論,建立了考慮凍土法向和切向雙向凍脹的開放系統(tǒng)下無縫U形混凝土襯砌渠道的力學(xué)模型,得到凍脹力和內(nèi)力計(jì)算公式,以監(jiān)測試驗(yàn)區(qū)無縫U形混凝土襯砌渠道為算例,分析計(jì)算了該結(jié)構(gòu)的凍脹力及其內(nèi)力分布規(guī)律,并與實(shí)際監(jiān)測數(shù)據(jù)和已有力學(xué)模型作了對比分析。最后提出了以榫接結(jié)構(gòu)連接的裝配式U形砼襯砌渠道設(shè)計(jì)概念,并對其構(gòu)造要素、受力情況、實(shí)用性和防滲性做了簡要說明。具體研究結(jié)果如下:(1)板縫是U形混凝土襯砌渠道凍脹破壞的薄弱部位,其破壞原因是板縫兩側(cè)襯砌板凍脹位移差較大所致,通過原位監(jiān)測數(shù)據(jù)分析,發(fā)現(xiàn)板縫凍脹破壞較襯砌板更為嚴(yán)重,大部分襯砌板裂縫起始于板縫處并延伸擴(kuò)展至襯砌板。(2)在土壤溫度和土壤含水率相近情況下,消除了板縫影響的無板縫U形混凝土襯砌結(jié)構(gòu)凍脹量均小于傳統(tǒng)U形混凝土襯砌結(jié)構(gòu),且前者的法向凍脹力分布更均勻。(3)利用所建立的考慮雙向凍脹開放系統(tǒng)下無縫U形混凝土襯砌渠道的力學(xué)模型分析計(jì)算得到在U形渠道底部和距離渠底1/3渠深處會發(fā)生較大彎矩,且法向凍脹力與監(jiān)測數(shù)據(jù)基本一致。表明無縫U形混凝土襯砌結(jié)構(gòu)有良好的抗凍脹性能。(4)針對U形混凝土襯砌渠道最大彎矩處恰好是板縫聯(lián)接處的實(shí)際情況,設(shè)計(jì)了一種受力條件和防滲性能較好的榫接結(jié)構(gòu)及其構(gòu)造形式。
【學(xué)位授予單位】：寧夏大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TV544
【圖文】：

圖１－１技術(shù)路線圖逡逑章小結(jié)逡逑對本文的研究背景及意義、研宄目的、研宄方法、研究內(nèi)容、技術(shù)路線和創(chuàng)新明，對國內(nèi)外在混凝土襯砌渠道凍脹破壞研究領(lǐng)域的研究成果做了綜述。逡逑

此方法對襯砌板和渠道結(jié)構(gòu)造成破壞而使所得數(shù)據(jù)喪失意義；法向凍脹力通過側(cè)向挖孔洞布逡逑置，但由于板縫寬度僅為】0－１２ｃｍ，土壓力盒直徑為２０ｃｍ大于板縫寬度，因此其無法準(zhǔn)確測得逡逑板縫處的法向凍脹力，而且板縫在凍融過程中易發(fā)生凍脹破壞，會使土壓力盒移位，導(dǎo)致所得法逡逑向凍脹力誤差大，所以針對板縫破壞原因，僅分析監(jiān)測數(shù)據(jù)中凍脹量。故僅對凍脹量的布置和監(jiān)逡逑測方案進(jìn)行說明。逡逑２＿５＿１凍脹量監(jiān)測試驗(yàn)方案逡逑凍脹量的測定方法為定位線法％］，分別對整體式、兩拼式和多拼式Ｕ形混凝土襯砌渠道布置逡逑試驗(yàn)儀器并監(jiān)測。逡逑（１）整體式Ｕ形混凝土襯砌渠道逡逑如圖２－２，邋２－３所示，渠道兩坡距離渠頂２０ｃｍ處、兩坡襯砌板圓弧段坡腳處和渠底處在渠道逡逑試驗(yàn)段兩端各布置１對錨桿，渠道橫斷面上共布置３個測點(diǎn)，在渠道兩端每１對錨桿上距襯砌體逡逑表面１０ｃｍ處系上尼龍線，尼龍線需平行于渠道中軸線，每個橫斷面測點(diǎn)在尼龍線方向（渠道縱逡逑向）設(shè)２４個測點(diǎn)，每個襯砌板設(shè)４個測點(diǎn)，每個襯砌板上測點(diǎn)位置在襯砌板兩側(cè)和襯砌板四等逡逑分點(diǎn)處。錨桿選用長２ｍ的鋼筋，外露３０－４０ｃｍ。觀測中測量尼龍線到襯砌板面垂直距離的變化逡逑量即為凍脹量。逡逑

此方法對襯砌板和渠道結(jié)構(gòu)造成破壞而使所得數(shù)據(jù)喪失意義；法向凍脹力通過側(cè)向挖孔洞布逡逑置，但由于板縫寬度僅為】0－１２ｃｍ，土壓力盒直徑為２０ｃｍ大于板縫寬度，因此其無法準(zhǔn)確測得逡逑板縫處的法向凍脹力，而且板縫在凍融過程中易發(fā)生凍脹破壞，會使土壓力盒移位，導(dǎo)致所得法逡逑向凍脹力誤差大，所以針對板縫破壞原因，僅分析監(jiān)測數(shù)據(jù)中凍脹量。故僅對凍脹量的布置和監(jiān)逡逑測方案進(jìn)行說明。逡逑２＿５＿１凍脹量監(jiān)測試驗(yàn)方案逡逑凍脹量的測定方法為定位線法％］，分別對整體式、兩拼式和多拼式Ｕ形混凝土襯砌渠道布置逡逑試驗(yàn)儀器并監(jiān)測。逡逑（１）整體式Ｕ形混凝土襯砌渠道逡逑如圖２－２，邋２－３所示，渠道兩坡距離渠頂２０ｃｍ處、兩坡襯砌板圓弧段坡腳處和渠底處在渠道逡逑試驗(yàn)段兩端各布置１對錨桿，渠道橫斷面上共布置３個測點(diǎn)，在渠道兩端每１對錨桿上距襯砌體逡逑表面１０ｃｍ處系上尼龍線，尼龍線需平行于渠道中軸線，每個橫斷面測點(diǎn)在尼龍線方向（渠道縱逡逑向）設(shè)２４個測點(diǎn)，每個襯砌板設(shè)４個測點(diǎn)，每個襯砌板上測點(diǎn)位置在襯砌板兩側(cè)和襯砌板四等逡逑分點(diǎn)處。錨桿選用長２ｍ的鋼筋，外露３０－４０ｃｍ。觀測中測量尼龍線到襯砌板面垂直距離的變化逡逑量即為凍脹量。逡逑

【參考文獻(xiàn)】

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1 郭瑞;王正中;劉月;劉銓鴻;肖e

本文編號：2771700