日照作用下箱型渡槽溫度應力分析與表面隔熱研究.pdf

1、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、太陽輻射強的高海拔地區(qū)，混凝土箱型渡槽在夏季正常運行工況中容易產(chǎn)生較大的溫度應力，需要投入足夠的重視。隨著各類渡槽規(guī)模的逐漸增大，與之相關的研究工作卻稍顯滯后，特別是對箱型渡槽日照溫度效應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過程，并對其表面隔熱進行了初步探討，為工程實踐提供

2、參考。
　　本文應用有限元分析軟件ANSYS對混凝土箱型渡槽的橫截面建立了平面模型，有效地模擬了結構在夏季強太陽輻射的環(huán)境下產(chǎn)生的溫度及應力變化。通過對其溫度場的初始條件和邊界條件的準確分析，為箱型渡槽日照溫度效應過程的研究提供了可靠的依據(jù)。結果分析得到：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部溫度呈現(xiàn)外高內低的分布狀態(tài)，內外溫差較大，使結構中出

3、現(xiàn)外部受拉、內部受壓的應力分布。隨著夏季一天內氣象條件的變化，大多數(shù)時刻結構所承受的最大拉應力都已經(jīng)超過了混凝土的抗拉強度設計值1.43MPa，這易使渡槽結構產(chǎn)生裂縫，因此，需要在渡槽外表面采取相應的隔熱措施來防止裂縫的產(chǎn)生。
　　本研究對比分析了在槽身外部鋪設聚苯乙烯和聚氨酯兩種材料分別以20mm、35mm、50mm的厚度進行隔熱時槽身內部的溫度場與溫度應力分布。進行隔熱后，渡槽結構的最高溫度有了明顯降低，其內、外表面的最大溫差

4、也隨之減小，從而有效地減小了由此引起的溫度應力，使其在混凝土抗拉、壓范圍內。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，但是槽身內部溫度應力的減小幅度卻呈現(xiàn)先劇烈再緩慢的趨勢；相同厚度的隔熱材料對混凝土的隔熱效果只取決于其導熱系數(shù)，且這兩者呈反比關系。
　　本文通過對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槽身內部的溫度場和應力場，