溫度驟降對引水隧洞襯砌結(jié)構(gòu)應(yīng)力影響試驗研究.pdf

1、新疆布侖口-公格爾水電站引水隧洞高溫試驗段中,鉆孔內(nèi)監(jiān)測到的最高溫度達(dá)105℃,常年過水水溫約為0℃~10℃,運行期過水瞬間支護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)外壁將突然出現(xiàn)極大溫度差,高溫差對支護(hù)結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài)將產(chǎn)生很大影響。本文通過室內(nèi)襯砌結(jié)構(gòu)模型試驗,對襯砌模型進(jìn)行運行期過水工況及檢修期放空工況的模擬試驗,研究了襯砌結(jié)構(gòu)溫度應(yīng)力變化規(guī)律;并通過有限元方法對室內(nèi)試驗進(jìn)行了數(shù)值模擬;分析了襯砌模型溫度場變化特征,室內(nèi)試驗、數(shù)值試驗同現(xiàn)場試驗規(guī)律具有較好的一致性

2、。分析了幾個關(guān)鍵熱力學(xué)參數(shù)對支護(hù)結(jié)構(gòu)溫度場、應(yīng)力場變化規(guī)律的影響。本文主要研究成果如下:
　　(1)針對2＃試驗洞進(jìn)行的模擬試驗中不同材料襯砌結(jié)構(gòu)在不同工況下的溫度場、應(yīng)力場變化規(guī)律進(jìn)行了分析,證明了保溫材料混凝土復(fù)合襯砌能夠有效降低運行期過水導(dǎo)致的襯砌結(jié)構(gòu)內(nèi)外壁溫差,從而減小溫差引起的溫度應(yīng)力變化。
　　(2)分析了室內(nèi)模型試驗中熱源溫度對襯砌溫度應(yīng)力的影響,較高的熱源溫度引起較大的溫度壓應(yīng)力。同一測量關(guān)鍵點處徑向溫度應(yīng)力

3、略小于環(huán)向溫度應(yīng)力,各測量點處環(huán)向溫度應(yīng)力值約比徑向溫度應(yīng)力值大10％~60％。
　　(3)模型試驗過程中,過水后溫降幅度越大,溫差引起的溫度應(yīng)力值變化幅度越大。過0℃水后,徑向溫度壓應(yīng)力降低了50％~80％,環(huán)向溫度壓應(yīng)力降低了50％~120％;過10℃水后徑,徑向溫度壓應(yīng)力降低了50％~75％,環(huán)向溫度壓應(yīng)力降低了45％~120％,徑向溫度應(yīng)力值減小幅度小于環(huán)向。同時試驗中過水水溫越低,引起的溫降越大,應(yīng)力變化值越大。模型內(nèi)壁

4、發(fā)生90℃溫降時,各個位置環(huán)向應(yīng)力值均由壓應(yīng)力轉(zhuǎn)變?yōu)槔瓚?yīng)力,最大拉應(yīng)力值為0.9MPa。
　　(4)數(shù)值試驗中,過水水溫越低,過水后襯砌內(nèi)壁關(guān)鍵點溫度值越低,引起的溫度應(yīng)力值變化越大,過水后關(guān)鍵點溫度相對于過水前最多降低了70％~75％左右。0℃過水條件下,內(nèi)外壁溫差每增加20℃,徑向、環(huán)向應(yīng)力變化值分別增加0.07MPa、1.66MPa。最大應(yīng)力變化值為90℃熱源條件下過0℃水,應(yīng)力變化值為6.89MPa。由過水引起的環(huán)向溫度應(yīng)