發(fā)布時(shí)間：2017-04-19 17:00

  本文關(guān)鍵詞：日照作用下箱型渡槽溫度應(yīng)力分析與表面隔熱研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：近年來,我國修建了一大批以渡槽為主的長距離輸水工程以克服我國極不平衡的水資源分布,其中甘肅省的引洮工程位于氣溫溫差大、太陽輻射強(qiáng)的高海拔地區(qū),混凝土箱型渡槽在夏季正常運(yùn)行工況中容易產(chǎn)生較大的溫度應(yīng)力,需要投入足夠的重視。隨著各類渡槽規(guī)模的逐漸增大,與之相關(guān)的研究工作卻稍顯滯后,特別是對(duì)箱型渡槽日照溫度效應(yīng)及其防裂措施的研究很少,為此本文以引洮工程柳林溝渡槽為例研究了箱型渡槽的日照溫度效應(yīng)過程,并對(duì)其表面隔熱進(jìn)行了初步探討,為工程實(shí)踐提供參考。本文應(yīng)用有限元分析軟件ANSYS對(duì)混凝土箱型渡槽的橫截面建立了平面模型,有效地模擬了結(jié)構(gòu)在夏季強(qiáng)太陽輻射的環(huán)境下產(chǎn)生的溫度及應(yīng)力變化。通過對(duì)其溫度場(chǎng)的初始條件和邊界條件的準(zhǔn)確分析,為箱型渡槽日照溫度效應(yīng)過程的研究提供了可靠的依據(jù)。結(jié)果分析得到:箱型渡槽在夏季日照作用下的溫度分布比較復(fù)雜,且頂板的溫度變化最為劇烈,腹板次之,底板最小。直接裸露于自然界中的箱型渡槽槽身內(nèi)部溫度呈現(xiàn)外高內(nèi)低的分布狀態(tài),內(nèi)外溫差較大,使結(jié)構(gòu)中出現(xiàn)外部受拉、內(nèi)部受壓的應(yīng)力分布。隨著夏季一天內(nèi)氣象條件的變化,大多數(shù)時(shí)刻結(jié)構(gòu)所承受的最大拉應(yīng)力都已經(jīng)超過了混凝土的抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值1.43MPa,這易使渡槽結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫,因此,需要在渡槽外表面采取相應(yīng)的隔熱措施來防止裂縫的產(chǎn)生。本研究對(duì)比分析了在槽身外部鋪設(shè)聚苯乙烯和聚氨酯兩種材料分別以20mm、35mm、50mm的厚度進(jìn)行隔熱時(shí)槽身內(nèi)部的溫度場(chǎng)與溫度應(yīng)力分布。進(jìn)行隔熱后,渡槽結(jié)構(gòu)的最高溫度有了明顯降低,其內(nèi)、外表面的最大溫差也隨之減小,從而有效地減小了由此引起的溫度應(yīng)力,使其在混凝土抗拉、壓范圍內(nèi)。隨著隔熱材料厚度的增加,渡槽外表面溫度逐漸降低。研究表明:同種材料的隔熱效果隨著其厚度的增加而增大,隔熱層越厚,隔熱效果越好,但是槽身內(nèi)部溫度應(yīng)力的減小幅度卻呈現(xiàn)先劇烈再緩慢的趨勢(shì);相同厚度的隔熱材料對(duì)混凝土的隔熱效果只取決于其導(dǎo)熱系數(shù),且這兩者呈反比關(guān)系。本文通過對(duì)比分析夏季日照作用下混凝土箱型渡槽在有、無外表面隔熱措施時(shí)槽身內(nèi)部的溫度場(chǎng)和應(yīng)力場(chǎng),了解了外表面隔熱對(duì)渡槽結(jié)構(gòu)溫度場(chǎng)及其溫度應(yīng)力的影響,并且得出了一系列結(jié)論,為實(shí)際工程的設(shè)計(jì)、施工提供了有價(jià)值的參考依據(jù)。
【關(guān)鍵詞】：箱型渡槽 日照溫差 有限元分析 溫度效應(yīng) 表面隔熱
【學(xué)位授予單位】：蘭州交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TV672.3
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 緒論9-20
• 1.1 選題的背景和意義9-11
• 1.2 裂縫的分類11-12
• 1.3 箱型渡槽的溫度效應(yīng)12-15
• 1.3.1 溫度荷載的分類12-13
• 1.3.2 溫度應(yīng)力分析的必要性13-15
• 1.4 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀15-19
• 1.5 本文研究的主要內(nèi)容19-20
• 2 日照作用下混凝土箱型渡槽的溫度場(chǎng)基本原理20-30
• 2.1 熱交換方式20-21
• 2.1.1 熱輻射20
• 2.1.2 熱對(duì)流20-21
• 2.1.3 熱傳導(dǎo)21
• 2.2 平面溫度場(chǎng)的基本計(jì)算理論21-26
• 2.2.1 熱傳導(dǎo)方程21-24
• 2.2.2 熱傳導(dǎo)問題的定解條件24-26
• 2.2.3 瞬態(tài)傳熱26
• 2.3 箱型渡槽的溫度荷載計(jì)算26-30
• 2.3.1 放熱系數(shù) β27
• 2.3.2 對(duì)流換熱系數(shù)h_c27-28
• 2.3.3 輻射換熱系數(shù)h_r28
• 2.3.4 綜合換熱系數(shù)h28
• 2.3.5 綜合氣溫T_sa28-30
• 3 無隔熱條件下箱型渡槽溫度場(chǎng)分析與計(jì)算30-41
• 3.1 ANSYS計(jì)算模型的建立30-31
• 3.2 溫度場(chǎng)的分析計(jì)算31-39
• 3.3 溫度場(chǎng)與溫度應(yīng)力計(jì)算結(jié)果分析39-41
• 4 混凝土結(jié)構(gòu)的表面隔熱41-46
• 4.1 表面隔熱的基本原理41
• 4.2 表面隔熱的計(jì)算方法41-43
• 4.2.1 等效表面散熱系數(shù)法42
• 4.2.2 等效厚度法42-43
• 4.3 隔熱材料簡介43-46
• 4.3.1 性能介紹43-44
• 4.3.2 優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比44-46
• 5 采用隔熱措施后箱型渡槽溫度場(chǎng)與溫度應(yīng)力的分析計(jì)算46-61
• 5.1 采用聚苯乙烯材料隔熱的溫度場(chǎng)與溫度應(yīng)力47-51
• 5.1.1 采用 20mm聚苯乙烯材料隔熱47-48
• 5.1.2 采用 35mm聚苯乙烯材料隔熱48-50
• 5.1.3 采用 50mm聚苯乙烯材料隔熱50-51
• 5.2 采用聚氨酯材料隔熱的溫度場(chǎng)與溫度應(yīng)力51-56
• 5.2.1 采用 20mm聚氨酯材料隔熱51-53
• 5.2.2 采用 35mm聚氨酯材料隔熱53-54
• 5.2.3 采用 50mm聚氨酯材料隔熱54-56
• 5.3 隔熱效果對(duì)比56-59
• 5.3.1 不同厚度聚苯乙烯材料隔熱效果對(duì)比曲線56-57
• 5.3.2 不同厚度的聚氨酯材料隔熱效果對(duì)比曲線57-58
• 5.3.3 同厚度不同材料隔熱效果對(duì)比曲線58-59
• 5.4 采用隔熱材料隔熱后的溫度場(chǎng)與溫度應(yīng)力結(jié)果分析59-61
• 結(jié)論61-62
• 展望62-63
• 致謝63-64
• 參考文獻(xiàn)64-66
• 攻讀學(xué)位期間的研究成果66

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1 鐘漢華;冷濤;鄭玲;;引丹灌區(qū)某渡槽數(shù)值計(jì)算分析及病險(xiǎn)處理[J];長江科學(xué)院院報(bào);2008年06期

2 李小群;張媛;陳海山;;國內(nèi)外渡槽發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì)[J];農(nóng)業(yè)科技與裝備;2011年12期

3 劉淑荷;;復(fù)拱桁架渡槽的計(jì)算[J];浙江水利科技;1982年04期

4 沈友群;;淺談渡槽建設(shè)中應(yīng)注意的幾個(gè)問題[J];農(nóng)田水利與小水電;1982年01期

5 王夢(mèng)雅;夏富洲;;基于可拓理論的渡槽結(jié)構(gòu)老化評(píng)價(jià)[J];武漢大學(xué)學(xué)報(bào)(工學(xué)版);2014年02期

6 夏富洲;渡槽水毀及其它破壞的修復(fù)[J];人民長江;2000年03期

7 李正農(nóng),劉華,袁文陽,孟吉復(fù);m:河渡槽抗震可靠度分析[J];中國農(nóng)村水利水電;2000年11期

8 季國文,賈秀琴,杜學(xué)禮;圓形渡槽水力設(shè)計(jì)新公式及其應(yīng)用[J];水利水電科技進(jìn)展;2000年01期

9 夏富洲;渡槽水毀及其他破壞的修復(fù)[J];湖北水力發(fā)電;2000年01期

10 李宗坤,胡良明;穿黃渡槽槽墩的三維有限元分析[J];人民黃河;2001年07期

中國重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 黃亮;王博;徐建國;侯玉潔;;縱向地震動(dòng)輸入下的大型渡槽結(jié)構(gòu)減振控制研究[A];第18屆全國結(jié)構(gòu)工程學(xué)術(shù)會(huì)議論文集第Ⅲ冊(cè)[C];2009年

2 彭輝;雷進(jìn)生;;南水北調(diào)中線漕河渡槽結(jié)構(gòu)地震動(dòng)力特性研究[A];第九屆全國沖擊動(dòng)力學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議論文集（上冊(cè)）[C];2009年

3 蔣林華;周曉明;徐寧;濮琦;儲(chǔ)洪強(qiáng);徐金霞;;鋼筋混凝土渡槽耐久性研究進(jìn)展[A];第七屆全國混凝土耐久性學(xué)術(shù)交流會(huì)論文集[C];2008年

4 彭宣茂;劉寧;;大型渡槽結(jié)構(gòu)整體抗震分析[A];首屆全國水工抗震防災(zāi)學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2006年

5 李正農(nóng);吳紅華;樓夢(mèng)麟;;排架支承式渡槽自振特性的簡化計(jì)算方法[A];第十一屆全國結(jié)構(gòu)工程學(xué)術(shù)會(huì)議論文集第Ⅱ卷[C];2002年

6 王瑜波;袁文陽;;渡槽結(jié)構(gòu)模型動(dòng)力特性試驗(yàn)[A];第14屆全國結(jié)構(gòu)工程學(xué)術(shù)會(huì)議論文集（第三冊(cè)）[C];2005年

7 姜鵬;張燎軍;;排架式渡槽風(fēng)致響應(yīng)的數(shù)值風(fēng)洞試驗(yàn)研究[A];現(xiàn)代水利水電工程抗震防災(zāi)研究與進(jìn)展(2013年)[C];2013年

8 李遇春;張龍;;渡槽抗震計(jì)算若干問題的討論與建議[A];現(xiàn)代水利水電工程抗震防災(zāi)研究與進(jìn)展(2013年)[C];2013年

9 吳劍國;金偉良;張愛暉;王盛;;基于馬氏鏈樣本模擬的渡槽結(jié)構(gòu)系統(tǒng)可靠度分析[A];2005年船舶結(jié)構(gòu)力學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2005年

10 聶利英;殷玉梅;張雷;張燎軍;;渡槽減隔震設(shè)計(jì)中橡膠支座豎向性能探討[A];首屆全國水工抗震防災(zāi)學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2006年

中國重要報(bào)紙全文數(shù)據(jù)庫 前5條

1 記者 趙洪亮;中線大流量渡槽技術(shù)研究獲新成果[N];中國水利報(bào);2007年

2 本報(bào)記者 畢鵬飛;三年 我們這樣走過[N];中國水利報(bào);2007年

3 記者 仇方迎邋通訊員 王懷民 蔣明;南水北調(diào)中線工程大流量渡槽技術(shù)難題攻克[N];科技日?qǐng)?bào);2007年

4 陳華;大型預(yù)應(yīng)力U型薄殼渡槽施工技術(shù)創(chuàng)新[N];科技日?qǐng)?bào);2004年

5 本報(bào)記者 蘇冠群;科技創(chuàng)新助推建設(shè)又好又快[N];中國水利報(bào);2008年

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前4條

1 黃亮;大型渡槽結(jié)構(gòu)半主動(dòng)控制研究[D];鄭州大學(xué);2010年

2 王云倉;三向預(yù)應(yīng)力多側(cè)墻渡槽結(jié)構(gòu)研究[D];天津大學(xué);2008年

3 鄭明燕;考慮SSI的減隔震簡支橋梁（渡槽）建模及地震動(dòng)力響應(yīng)研究[D];中國地質(zhì)大學(xué);2014年

4 徐建國;大型渡槽結(jié)構(gòu)抗震分析方法及其應(yīng)用[D];大連理工大學(xué);2005年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 劉哲;渡槽結(jié)構(gòu)考慮水體晃動(dòng)的多點(diǎn)地震輸入分析[D];西安理工大學(xué);2010年

2 劉尚坤;鋼筋混凝土渡槽結(jié)構(gòu)健康診斷與安全評(píng)估研究[D];西北農(nóng)林科技大學(xué);2015年

3 謝利云;水工混凝土在多因素耦合作用下的性能劣化規(guī)律研究[D];華北水利水電大學(xué);2015年

4 劉龍;大跨度疊箱渡槽溫度場(chǎng)研究[D];北京工業(yè)大學(xué);2015年

5 黃薦;大跨渡槽橫向地震響應(yīng)特性分析及工程應(yīng)用[D];北京工業(yè)大學(xué);2015年

6 馮超;混凝土渡槽結(jié)構(gòu)流固耦合動(dòng)力響應(yīng)分析[D];西北農(nóng)林科技大學(xué);2015年

7 劉濤;大跨連續(xù)剛構(gòu)渡槽的抗震性能研究[D];重慶交通大學(xué);2015年

8 陳茜;日照作用下箱型渡槽溫度應(yīng)力分析與表面隔熱研究[D];蘭州交通大學(xué);2015年

9 楊旭亮;雙槽式渡槽結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)分析[D];蘭州交通大學(xué);2015年

10 彭敏瑞;冰荷載、溫度荷載對(duì)大型預(yù)應(yīng)力渡槽結(jié)構(gòu)的影響研究[D];天津大學(xué);2007年

  本文關(guān)鍵詞：日照作用下箱型渡槽溫度應(yīng)力分析與表面隔熱研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：316694