湍河渡槽施工期溫度仿真計算及應力變形分析.pdf

1、南水北調(diào)工程是我國一項宏偉和投資巨大的工程，渡槽是該工程最為主要的水工建筑物，為了保證渡槽結構的安全性、經(jīng)濟性和合理性，所以有必要對這種大型預應力渡槽進行深入的研究。渡槽混凝土中的水泥在澆筑硬化的過程中，會在短時間內(nèi)釋放大量的水化熱，使混凝土內(nèi)部溫度急劇上升，而混凝土是一種導熱性不強的材料，體積較大部位的混凝土內(nèi)部需要較長時間才能達到穩(wěn)定溫度，這就需要一定的冷卻措施來加快冷卻。同時渡槽混凝土因溫度變化及周圍存在的各類約束產(chǎn)生了約束反力，

2、即溫度應力。大量工程經(jīng)驗表面，混凝土結構或多或少都存在裂縫現(xiàn)象，而溫度應力是引起混凝土裂縫的主要原因之一。大型渡槽過水流量大、承受荷載大、結構復雜，大型渡槽與高壩相比，多為薄壁混凝土結構，但是施工期混凝土局部水化熱卻不容忽視，嚴重影響渡槽的施工安全。
　　目前在對渡槽槽身結構分析時，往往只考慮渡槽整體建成后運行期各工況是否滿足設計要求，而忽視大型薄壁渡槽施工期不同工況下變形與受力，以及可能遇到的其他施工技術難題，特別是考慮預應力張

3、拉荷載與溫度場荷載聯(lián)合作用效應可能顯著影響渡槽結構體系這一關鍵問題,目前認識還不夠明了，需要進一步研究。
　　本文結合湍河預應力U型渡槽施工新方法，即24小時內(nèi)連續(xù)完成整個槽身混凝土澆筑(即一次性澆筑)，而與其他大型渡槽分期澆筑施工典型不同，因此有必要先研究水化熱引起的溫度場變化，再結合后續(xù)預應力張拉過程分析通水前U型渡槽應力變形，為渡槽安全施工提供技術支持。論文借助ANSYS有限元分析軟件和基于湍河渡槽施工過程，建立渡槽結構有限

4、元模型，對滿槽混凝土的溫度場、溫度應力以及溫度荷載對預應力結構的影響進行了如下的研究工作：
　?。?）根據(jù)混凝土溫度場計算的有限元方法以及混凝土冷卻水管研究現(xiàn)狀，采用ANSYS有限元軟件模擬有、無冷卻水管條件下渡槽混凝土溫度場，再次說明冷卻水管的不僅適用于大體積混凝土結構，對于渡槽薄壁結構仍然適用。
　?。?）根據(jù)線彈性有限元理論分析方法，計算有、無冷卻水管兩種工況下渡槽3-D溫度應力，得到有、無冷卻水管條件下渡槽混凝土的溫