本文關(guān)鍵詞：裝配式U型混凝土渠道抗凍有限元模型及數(shù)值模擬研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：本文針對(duì)寧夏引黃灌區(qū)斗農(nóng)渠凍害問題,以青銅峽市大壩鎮(zhèn)蔣南村裝配式U型混凝土渠道和寧夏大學(xué)北校區(qū)裝配式U型混凝土渠道野外凍脹觀測(cè)場(chǎng)為基地,在自動(dòng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)定時(shí)采集渠道不同部位的凍脹量、凍脹力和溫度的基礎(chǔ)上,系統(tǒng)地對(duì)裝配式U型混凝土渠道凍脹破壞的有限元模型及其數(shù)值模擬進(jìn)行了較為系統(tǒng)的研究,為灌區(qū)節(jié)水技術(shù)改造提供了理論依據(jù)。其研究結(jié)果如下：(1)通過野外模擬渠道凍脹觀測(cè)試驗(yàn)得出,12月下旬至1月中旬,渠道基土凍脹量較大。觀測(cè)期間,陽(yáng)坡直段,陽(yáng)坡弧段,陰坡直段,陰坡弧段渠道基土的最大凍脹量分別為1.95mm,1.35mm,2.39mm,1.48mm,且陰、陽(yáng)坡同一觀測(cè)部位,陽(yáng)坡凍脹率先達(dá)到峰值。一天當(dāng)中,渠道基土溫度的變化對(duì)陰、陽(yáng)不同部位所受凍脹力影響不一,渠坡直段既受壓應(yīng)力又受拉應(yīng)力的交替作用,圓弧段主要承受較大的拉應(yīng)力；觀測(cè)期內(nèi),陽(yáng)坡弧段的最大拉應(yīng)力為14.2KPa,最大壓應(yīng)力為0.3KPa；陽(yáng)坡直段的最大拉應(yīng)力為9KPa,最大壓應(yīng)力為7KPa；陰坡弧段的最大拉應(yīng)力為40.8 KPa,最大壓應(yīng)力為5.4 KPa;陰坡直段的最大拉應(yīng)力為7.2 KPa,最大壓應(yīng)力為9.3 KPa。(2)通過不同結(jié)構(gòu)U型混凝土渠道數(shù)值模擬計(jì)算得出,襯砌凍脹變位隨U襯砌板傾角0-34度或厚度4-10cm的增大在減小,峰值出現(xiàn)在陰、陽(yáng)坡直線段與圓弧段銜接處,且陰坡最大,陽(yáng)坡次之,渠底最小。厚度在4-10cm范圍內(nèi)的同一傾角的U型襯砌板,圓弧段的凍脹變位幅度較小,幾乎不隨厚度的變化而變化；應(yīng)力峰值出現(xiàn)在陰、陽(yáng)坡直線段與圓弧段銜接處以及渠底,且陰坡峰值陽(yáng)坡峰值渠底峰值；在0度～8度范圍內(nèi)襯砌的凍脹不均勻性的變化梯度較大,傾角的增大對(duì)襯砌凍脹不均勻性影響顯著,當(dāng)傾角在22-34度范圍內(nèi)時(shí),對(duì)抵抗凍脹效果影響不明顯,當(dāng)傾角為8度-22度,傾角的增大對(duì)凍脹不均勻性影響適中,實(shí)際工程中以選擇15度-22度為宜。(3)通過U型混凝土渠道熱力耦合計(jì)算得出,未凍土層,隨土層深度的增大,溫度越趨近于一條平行的直線,幾乎不受邊界溫度的影響；模擬測(cè)得陰坡坡頂、陰坡直段與圓弧段銜接處、渠底、陽(yáng)坡直段與圓弧段銜接處、陽(yáng)坡渠頂最大法向凍深分別為25.5cm,19.8 cm,13.1cm,12.2 cm,13.8 cm,與實(shí)測(cè)凍深接近,最大實(shí)際誤差為6.4%：陰坡整體凍脹量大于陽(yáng)坡,陰坡渠道基土凍脹量最大值為15.64mm,陽(yáng)坡凍脹量最大值為7.0mm,圓弧段凍脹量相對(duì)較小(1.99mm～3.58mm)；弧段法向凍脹力表現(xiàn)形式為外拉內(nèi)壓,襯砌外側(cè)法向凍脹力最大值為13.7MPa,襯砌內(nèi)側(cè)法向凍脹力最大值為38.9MPa,峰值均出現(xiàn)在渠底�；《蔚那邢騼鼋Y(jié)力較小,渠底為0,峰值出現(xiàn)在陰坡直段與弧段銜接處,值為19.3MPa。
【關(guān)鍵詞】：U型渠道 數(shù)值模擬 凍脹破壞 ADINA 力學(xué)模型
【學(xué)位授予單位】：寧夏大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TV698.26
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第一章 緒論8-16
• 1.1 研究背景及意義8-9
• 1.2 防滲抗凍脹機(jī)理研究進(jìn)展9-11
• 1.2.1 凍脹機(jī)理研究進(jìn)展9-10
• 1.2.2 凍脹模型研究進(jìn)展10
• 1.2.3 數(shù)值模擬技術(shù)研究進(jìn)展10-11
• 1.3 防凍脹技術(shù)研究進(jìn)展11-12
• 1.4 防滲抗凍脹襯砌結(jié)構(gòu)研究進(jìn)展12
• 1.5 目前存在的問題12-13
• 1.6 本文研究目的和內(nèi)容及技術(shù)路線13-16
• 1.6.1 研究目的13
• 1.6.2 研究?jī)?nèi)容13-14
• 1.6.3 研究方法及技術(shù)路線14-16
• 第二章 野外凍脹觀測(cè)試驗(yàn)研究16-23
• 2.1 材料與方法16-18
• 2.1.1 試驗(yàn)段資料16
• 2.1.2 試驗(yàn)方案及布置16-18
• 2.1.3 試驗(yàn)儀器參數(shù)18
• 2.2 試驗(yàn)結(jié)果分析18-22
• 2.2.1 氣溫18
• 2.2.2 凍脹量18-20
• 2.2.3 渠道基土溫度對(duì)凍脹量的影響20
• 2.2.4 凍脹力20-22
• 2.3 本章小結(jié)22-23
• 第三章 混凝土襯砌渠道凍脹機(jī)理及凍脹破壞力學(xué)模型分析23-35
• 3.1 影響渠道襯砌凍脹破壞的因素23-26
• 3.1.1 渠道基土土質(zhì)23-25
• 3.1.2 溫度對(duì)渠道凍脹的影響25
• 3.1.3 水分條件25-26
• 3.1.4 襯砌斷面形式26
• 3.2 不同斷面結(jié)構(gòu)形式混凝土渠道襯砌凍脹破壞特征26-28
• 3.2.1 梯形混凝土渠道襯砌凍脹破壞特征26
• 3.2.2 弧底梯形渠道襯砌凍脹破壞特征26-27
• 3.2.3 U型襯砌渠道凍脹破壞特征27
• 3.2.4 弧形坡腳梯形渠道凍脹破壞特征27-28
• 3.3 U型混凝土襯砌渠道凍脹破壞力學(xué)模型28-32
• 3.3.1 U型混凝土襯砌渠道內(nèi)力計(jì)算28-32
• 3.4 計(jì)算實(shí)例32-33
• 3.5 本章小結(jié)33-35
• 第四章 基于不同結(jié)構(gòu)的混凝土渠道凍脹數(shù)值模擬35-49
• 4.1 基本假設(shè)35
• 4.2 混凝土材料本構(gòu)關(guān)系35-36
• 4.3 力學(xué)模型的建立36-38
• 4.4 有限元模型的建立38-39
• 4.4.1 建模思路38
• 4.4.2 有限元模型建立及邊界條件38-39
• 4.5 渠道凍脹數(shù)值模擬結(jié)果分析39-46
• 4.5.1 不同傾角、不同厚度襯砌渠道凍脹變位數(shù)值模擬分析39-41
• 4.5.2 不同傾角、不同厚度襯砌板應(yīng)力場(chǎng)分析41-46
• 4.6 U型混凝土渠道不同部位應(yīng)變結(jié)果分析46-47
• 4.7 本章小結(jié)47-49
• 第五章 U型混凝土渠道熱力耦合數(shù)值模擬研究49-62
• 5.1 模擬渠道凍脹基本情況49-50
• 5.2 力學(xué)模型的建立50-52
• 5.2.1 基本假設(shè)50
• 5.2.2 熱傳導(dǎo)方程50-51
• 5.2.3 本構(gòu)方程51-52
• 5.2.4 渠道熱力耦合模型和邊界條件52
• 5.3 計(jì)算結(jié)果分析52-60
• 5.3.1 溫度場(chǎng)分析52-55
• 5.3.2 位移場(chǎng)分析55-57
• 5.3.3 應(yīng)力場(chǎng)分析57-60
• 5.4 本章小結(jié)60-62
• 第六章 研究工作總結(jié)與展望62-65
• 6.1 總結(jié)62-63
• 6.2 展望63-65
• 附表65-73
• 參考文獻(xiàn)73-77
• 致謝77-78
• 個(gè)人簡(jiǎn)介78

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 安維東,陳肖柏,吳紫汪;渠道凍結(jié)時(shí)熱質(zhì)遷移的數(shù)值模擬[J];冰川凍土;1987年01期

2 陳立杰;王正中;劉旭東;李甲林;;高地下水位灌排渠道襯砌結(jié)構(gòu)抗凍脹數(shù)值模擬[J];長(zhǎng)江科學(xué)院院報(bào);2009年09期

3 趙晨;徐睿;;U形及弧形底梯形渠道斷面水力計(jì)算的搜索法與程序[J];水利與建筑工程學(xué)報(bào);2006年03期

4 權(quán)曉龍;;基于有限元的混凝土襯砌渠道凍脹性能研究[J];地下水;2014年01期

5 劉旭東;王正中;陳立杰;;渠道凍脹敏感性數(shù)值模擬分析[J];節(jié)水灌溉;2010年05期

6 蔡春煜;;復(fù)合土工膜在三電工程渠道防滲中的應(yīng)用[J];農(nóng)業(yè)科技與信息;2012年06期

7 王希堯;關(guān)于渠道襯砌凍害的初步分析[J];水利水電技術(shù);1979年09期

8 楊小航;楊春旗;;復(fù)合土工膜在引遼濟(jì)湖工程中的應(yīng)用[J];水利技術(shù)監(jiān)督;2012年01期

9 蘆琴;劉計(jì)良;王正中;陳立杰;韓彥寶;劉旭東;;弧形坡腳梯形渠道砼襯砌凍脹破壞的力學(xué)模型研究[J];西北農(nóng)林科技大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2009年12期

10 王正中;袁駟;陳濤;;凍土橫觀各向同性非線性本構(gòu)模型的實(shí)驗(yàn)研究[J];巖土工程學(xué)報(bào);2007年08期

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 張茹;大U形混凝土襯砌渠道凍脹破壞力學(xué)模型及數(shù)值模擬[D];西北農(nóng)林科技大學(xué);2007年

  本文關(guān)鍵詞：裝配式U型混凝土渠道抗凍有限元模型及數(shù)值模擬研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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本文編號(hào)：299280