寧夏位于季節(jié)凍土區(qū),氣候嚴寒,因凍脹導(dǎo)致渠道襯砌結(jié)構(gòu)均有不同程度的破壞,因此開展季節(jié)性凍土區(qū)混凝土襯砌渠道的凍脹破壞原型試驗具有重要意義。本文以寧夏引黃灌區(qū)內(nèi)小型U形混凝土襯砌渠道為研究對象,在2017-2018年度布設(shè)兩拼式和多拼式渠道傳統(tǒng)板縫結(jié)構(gòu)和消除板縫影響的無板縫結(jié)構(gòu)的對比試驗,通過比較兩種結(jié)構(gòu)的法向凍脹力、凍脹量的大小及分布特征,同時分析渠道各部位剩余凍脹量以及最大凍脹位移與凍脹力、地溫和含水率之間的關(guān)系,探究季節(jié)凍土區(qū)小型U形混凝土襯砌結(jié)構(gòu)板縫對渠道凍脹變形的影響;在渠道凍脹機理、凍脹破壞特征和抗拉凍結(jié)強度影響因素分析的基礎(chǔ)上,提出兩拼式渠道傳統(tǒng)板縫結(jié)構(gòu)的法向凍結(jié)力為沿弧板呈三角形分布的荷載,在渠頂為零,渠底達到最大值,并推導(dǎo)出渠道任意截面切向凍結(jié)力大小的計算公式,通過合理簡化及假設(shè),建立了兩拼U形混凝土襯砌渠道的凍脹破壞力學(xué)模型,不僅能計算出弧板內(nèi)力、最大彎矩作用點,而且可以計算出渠道所受最大法向凍脹力和最大法向凍結(jié)力,最終通過算例及原位試驗監(jiān)測數(shù)據(jù)驗證力學(xué)模型的合理性,具體研究結(jié)果如下:（1）小型U形混凝土襯砌渠道在板縫處的凍脹位移差較大,渠道在此處也更容易發(fā)生凍脹破壞... 

【文章來源】：寧夏大學(xué)寧夏回族自治區(qū) 211工程院校

【文章頁數(shù)】：68 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖２－１兩拼式渠道結(jié)構(gòu)示意圖

２．３．１試驗板縫結(jié)構(gòu)處理方案??本次試驗選取四處試驗段，分別為兩拼式和多拼式渠道的板縫結(jié)構(gòu)與無板縫結(jié)構(gòu)，兩種結(jié)構(gòu)??示意圖如圖２－１、２－２所示，試驗段選取以２．２節(jié)中標準為準，其中板縫結(jié)構(gòu)為未經(jīng)處理的傳統(tǒng)渠??道結(jié)構(gòu)形式，渠段選擇后直接開始布設(shè)試驗儀器，而無板縫結(jié)構(gòu)先用鋼筋連接板縫，后用水泥砂??漿充填孔洞，以達到最佳消除板縫結(jié)構(gòu)的效果，試驗處理如圖２－３所示，在每兩塊板接縫處的中??點兩側(cè)１０ｍｍ處各鉆直徑為２０ｍｍ、深度為３０ｍｍ的圓孔，插入弓字鋼筋后用水泥砂漿封堵圓孔，??鋼筋長１２０ｍｍ，直徑１０ｍｍ，兩端彎折角度為％度。兩拼式渠道在每條橫縫加固５根鋼筋，縱??縫加固６根鋼筋。多拼式渠道在每條橫縫和縱縫處均加固１根鋼筋。所有試驗段鋼筋加固后，用??水泥砂漿覆蓋并連接，如圖２－４所示，覆蓋厚度達到鋼筋不掉落即可，水泥砂漿養(yǎng)護方法選擇灑??水并覆蓋，如圖２－５所示。試驗布置完成后至少在冬灌前２８天，冬灌后試驗段過水，開始試驗監(jiān)??測工作

圖２－５水泥砂漿養(yǎng)護?圖２－６試驗段冬灌后??２．３．２試驗內(nèi)容??（１）以寧夏引黃灌區(qū)兩拼式和多拼式Ｕ形混凝土襯砌渠道為研究對象，選擇凍脹典型試驗??區(qū)域和符合要求的試驗段布置試驗并監(jiān)測，監(jiān)測內(nèi)容包括試驗段凍脹破壞現(xiàn)象、土壤含水率、土??壤溫度、凍脹量及法向凍脹力。??（２）在２０１７－２０１８年完整凍融期內(nèi)渠道凍脹破壞現(xiàn)象和監(jiān)測數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，一方面通過凍脹??量對比分析板縫結(jié)構(gòu)對渠道凍脹的影響，利用渠道板縫處位移差分析板縫結(jié)構(gòu)本身和板縫數(shù)量對??渠道凍脹的影響，另一方面利用Ｏｒｉｇｉｎ軟件對比分析渠道加固前后渠頂、坡腳和渠底凍脹位移與??各影響因素間的關(guān)系。??（３）以最后一次監(jiān)測日期內(nèi)監(jiān)測數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，對比分析２０１７－２０１８年凍融期內(nèi)板縫加固前后??渠頂、坡腳和渠底位置的剩余凍脹量。??２．４試驗儀器及現(xiàn)場布置??２．４．１試驗儀器介紹??

【參考文獻】：
期刊論文
[1]凍土-混凝土界面凍結(jié)強度特征與形成機理研究[J]. 何鵬飛,馬巍,穆彥虎,董建華,黃永庭.  農(nóng)業(yè)工程學(xué)報. 2018(23)
[2]U形混凝土渠道凍脹監(jiān)測試驗研究[J]. 謝銳,王志軍.  黑龍江水利科技. 2017(12)
[3]土壤含水率測定方法研究[J]. 竇金熙,郭玉明,王盛,劉蔣龍.  山西農(nóng)業(yè)科學(xué). 2017(03)
[4]膨潤土防滲毯渠道襯砌防凍脹試驗研究[J]. 馮有亭,陸立國.  水利水電技術(shù). 2016(12)
[5]寒冷地區(qū)輸水渠道凍脹破壞鏈式分析及減災(zāi)研究[J]. 張如意,姜海波,王正成.  冰川凍土. 2016(06)
[6]三板拼接式小型U形混凝土襯砌渠道凍脹破壞力學(xué)模型[J]. 唐少容,王紅雨.  農(nóng)業(yè)工程學(xué)報. 2016(11)
[7]考慮土與板間摩擦力的兩拼式U形復(fù)合襯砌渠道凍脹破壞力學(xué)模型[J]. 王江偉,王紅雨.  中國農(nóng)村水利水電. 2016(05)
[8]旱寒地區(qū)U形玻璃鋼和混凝土渠道抗凍脹性能的研究[J]. 程傳勝,田軍倉,王斌,高靖.  水資源與水工程學(xué)報. 2015(06)
[9]兩拼式U形渠道混凝土襯砌結(jié)構(gòu)凍脹破壞力學(xué)模型[J]. 李翠玲,王紅雨.  中國農(nóng)村水利水電. 2014(05)
[10]考慮混凝土襯砌板與凍土接觸非線性的渠道凍脹數(shù)值模擬[J]. 李爽,王正中,高蘭蘭,劉銓鴻,王文杰,孫杲辰.  水利學(xué)報. 2014(04)

博士論文
[1]渠道襯砌凍脹破壞力學(xué)模型及防凍脹結(jié)構(gòu)研究[D]. 李甲林.西北農(nóng)林科技大學(xué) 2009

碩士論文
[1]考慮接觸力學(xué)行為的U型渠道凍脹數(shù)值模擬與襯砌結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究[D]. 高鳳.西北農(nóng)林科技大學(xué) 2016
[2]寧夏引黃灌區(qū)小型U形混凝土襯砌渠道凍脹監(jiān)測與數(shù)據(jù)分析[D]. 呂步錦.寧夏大學(xué) 2016
[3]U形混凝土渠道凍脹監(jiān)測試驗及其抗凍脹力學(xué)模型探討[D]. 王江偉.寧夏大學(xué) 2016
[4]寧夏引黃灌區(qū)骨干渠道EPS保溫板厚度優(yōu)選試驗及數(shù)值模擬研究[D]. 武慧芳.寧夏大學(xué) 2015
[5]小型U形混凝土襯砌渠道凍脹變形試驗研究[D]. 李存云.寧夏大學(xué) 2015
[6]玻璃鋼在小型U形渠道中的應(yīng)用研究[D]. 司娜.內(nèi)蒙古科技大學(xué) 2014
[7]寧夏引黃灌區(qū)小型U形渠道抗凍脹試驗與襯砌結(jié)構(gòu)研究[D]. 白劍.寧夏大學(xué) 2014
[8]小型U形渠道混凝土襯砌凍脹破壞力學(xué)模型的研究[D]. 李翠玲.寧夏大學(xué) 2014
[9]寒區(qū)混凝土防滲渠道保溫防凍脹措施保溫層合理厚度研究[D]. 劉志斌.石河子大學(xué) 2013



本文編號：3141294