我國北方尤其是高寒地區(qū),由于負(fù)溫的作用,渠道基土凍脹,混凝土襯砌工程凍脹破壞現(xiàn)象經(jīng)常發(fā)生,直接影響到農(nóng)田灌溉渠道的正常運用。所以,需要解決混凝土襯砌渠道凍脹破壞嚴(yán)重問題。本文結(jié)合彈性力學(xué)、凍土物理學(xué)等相關(guān)知識,主要針對寧夏引黃灌區(qū)小U形渠道混凝土襯砌結(jié)構(gòu)進(jìn)行抗凍脹模擬分析,研究工作與研究成果如下:（1）分析了整體式、兩拼式和三拼式小U形混凝土襯砌渠道的凍脹破壞特征。其中在抗凍脹性能方面,整體式U形結(jié)構(gòu)最好,兩拼式U形結(jié)構(gòu)次之,三拼式U形結(jié)構(gòu)最差;在整體性能方面,整體式U形結(jié)構(gòu)最好,兩拼式U形結(jié)構(gòu)次之,三拼式U形結(jié)構(gòu)最差;根據(jù)原型觀測試驗,表明三拼式小U形渠道的剛性接縫是受力薄弱位置。（2）以小U形混凝土襯砌渠道為研究對象,應(yīng)用軟件ABAQUS,建立了整體式小U形渠道混凝土襯砌結(jié)構(gòu)凍脹數(shù)值模型,通過算例驗證了數(shù)值模型的合理性。（3）考慮了渠基凍土與整體式小U形混凝土襯砌板之間的相互作用,建立了更符合實際的法向接觸模型和切向接觸模型。計算結(jié)果表明,與未考慮接觸的模擬結(jié)果相對比,襯砌板的凍脹位移減小了 5%～15%,襯砌板的法向凍脹力減小了 30%～50%,襯砌板的切向凍結(jié)力減小了 40%～... 

【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)】：73 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖２－６三拼式小Ｕ形渠道底部發(fā)生斷裂??Ｆｉｇ．?２－６?Ｂｒｅａｋａｇｅ?ａｔ?ｔｈｅ?ｂｏｔｔｏｍ?ｏｆ?ｔｈｒｅｅ?ｓｍａｌｌ?Ｕ－ｓｈａｐｅｄ?ｃａｎａｌｓ??

圖４－１凍土組構(gòu)坐標(biāo)示意圖Ｍ??Ｆｉｇ．?４－１?Ｐｅｒｍａｆｒｏｓｔ?Ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ?Ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅｓ??圖４－１表示凍土的組成構(gòu)造，其中Ｘ、７、２軸為彈性主應(yīng)力方向，吵面為各向同性??的凍結(jié)面，Ｚ軸為溫度梯度方向，且垂直于凍結(jié)面。根據(jù)復(fù)合材料力學(xué)理論，橫觀各向同性??材料的本構(gòu)方程如下所示［ｓａ：??｛〇■｝?＝［Ｇ］｛＾｝?￣｛Ｐ）?Ｔ?（４－２）??式（４－２）中：ｒ為溫度，■［＃為應(yīng)變矩陣，■［ｃｒ｝為應(yīng)力矩陣，｛ｇ｝為剛度矩陣。具體表示如??下：??２３??

４．２．１原型渠道基本情況??原型觀測試驗地點為寧夏青銅峽市邵剛鎮(zhèn)沙湖村灌區(qū)，其中整體式Ｕ形農(nóng)渠橫斷面如??圖４－２。其中渠頂開口為０．７８２ｍ，距離渠基土層邊緣０．０８ｍ，渠深０．６ｍ，渠底圓弧段半徑??０．３ｍ，圓心角１３６°?，豎直傾角２２°?，縱向長度０．４ｍ，縱比降為１／４０００。渠道為東西走向，??渠基土壤為沙壤土，自然含水率７．?８％？９．?７％，地下水埋深在２．０ｍ左右。采用強度等級為Ｃ２０??的混凝土襯砌板，板厚５０ｍｍ。據(jù)多年氣象資料，該地區(qū)年平均氣溫９°Ｃ，?一般年最冷時段為??１２月？次年１月，極值負(fù)溫－１５°Ｃ？－１０°Ｃ，最大凍深７０ｃｍ左右。經(jīng)過２０１７年冬季的凍融??循環(huán)期原型觀測，得到凍脹基本資料見表４－１。??風(fēng)??ＺＳ２??尸ｒｙ??ａ??圖４－２沙湖村整體式�。招无r(nóng)渠橫斷面圖（單位：ｍｍ）??Ｆｉｇ．?４－２?Ｃｒｏｓｓ－ｓｅｃｔｉｏｎａｌ?ｖｉｅｗ?ｏｆ?ｉｎｔｅｇｒａｌ?Ｕ－ｓｈａｐｅｄ?ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ?ｃａｎａｌ?ｉｎ?Ｓｈａｈｕ?Ｖｉｌｌａｇｅ?（Ｕｎｉｔ：?ｍｍ）??表４－１沙湖村農(nóng)渠凍脹基本資料??Ｔａｂ．?４－１?Ｂａｓｉｃ?ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ?ｏｎ?ｆｒｏｓｔ?ｈｅａｖｅ?ｉｎ?ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ?ｃａｎａｌｓ?ｉｎ?Ｓｈａｈｕ?Ｖｉｌｌａｇｅ??＿?，?最低溫度?最大凍深?最大凍脹量?凍脹率??渠床土質(zhì)?部位?，、?

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]飽和粉土凍結(jié)過程中的水分遷移試驗研究[J]. 魏厚振,周家作,韋昌富,陳盼.  巖土力學(xué). 2016(09)
[2]多年凍土地基隔熱保溫技術(shù)研究綜述[J]. 李冬凱,汪恩良.  水利科技與經(jīng)濟. 2016(08)
[3]東北寒區(qū)灌渠凍脹水分遷移規(guī)律試驗研究[J]. 劉少東,解國梁,楊輝,王海波,鄭鑫.  黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)學(xué)報. 2016(03)
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[7]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)
[8]基于雙K斷裂準(zhǔn)則的U形混凝土襯砌渠道凍脹破壞力學(xué)模型研究[J]. 郭瑞,王正中,劉月,劉銓鴻,肖旻,李爽.  長江科學(xué)院院報. 2015(12)
[9]輸水渠道凍脹離心模擬試驗[J]. 張晨,蔡正銀,黃英豪,徐光明,任國峰.  巖土工程學(xué)報. 2016(01)
[10]整體式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,唐少容,王紅雨.  水利水電技術(shù). 2015(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]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
[2]灌排渠道襯砌結(jié)構(gòu)凍脹力學(xué)模型及數(shù)值模擬[D]. 辛英華.西北農(nóng)林科技大學(xué) 2008
[3]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]. 張茹.西北農(nóng)林科技大學(xué) 2007



本文編號：3561459