冰荷载、温度荷载对大型预应力渡槽结构的影响研究

摘要

大量工程实践证明，温度应力、冰膨胀力是引起大体积混凝土渡槽结构出现裂缝和发生事故的主要原因。温度场对渡槽的温度应力和挠度有很大的影响。冰膨胀力是温度场发生改变的一个特殊问题，冰膨胀变形受到外界约束产生的膨胀力会很大，对渡槽结构安全有很大威胁。 我国正在修建的南水北调工程是一项举世瞩目的宏伟工程，其中南水北调中线渡槽工程投资巨大，因而对渡槽设计必须做深入细致的研究以保证渡槽结构的稳定性、经济性和合理性。而对其温度荷载、冰荷载的研究是一个不可缺少的内容。 本文在系统分析了上述两种荷载作用情况和作用方式的理论基础上，从以下几个方面进行了研究。 1.结合工程实例，采用大型通用有限元计算软件ANSYS建立预应力渡槽结构模型，编程进行预应力损失的计算。对预应力施加程序进行了优化研究，提出了合理的预应力施加方案，该方案使渡槽结构在施工期能更好的满足应力、变形的要求。 2.运用有限元法的基本理论，借助有限元计算软件ANSYS9.0，计算该大型预应力渡槽结构在夏季均匀温升和夏季一天日照变化两种工况的温度场，然后通过温度-结构场的耦合计算渡槽结构的应力分布情况。 3.采用冰的粘弹性模型，将有限元理论引用到冰层温度场和热应力的非线性计算中，分别采用两种方法计算冰层膨胀力，对温升时间和冰层厚度做了敏感性分析。结果可为工程实际应用提供有价值的参考。

目录

文摘

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第一章 绪论

1.1渡槽发展史简介

1.2国内外研究现状

1.3温度荷载、冰荷载

1.4本文主要研究工作

第二章 计算的基本理论

2.1预应力钢筋的模拟

2.2温度场计算的基本理论

2.3冰的本构模型

第三章 渡槽结构施工过程优化分析

3.1预应力混凝土施工过程的有限元分析

3.2渡槽的三维有限元模型

3.3槽身预应力混凝土施工过程优化计算

第四章 温度荷载对渡槽结构影响的有限元分析

4.1渡槽温度荷载计算的理论

4.2夏季均匀温升对结构的影响计算

4.3夏季日照辐射对结构的影响计算

第五章 冰膨胀力对结构的影响研究

5.1冰层膨胀力对结构的影响研究方法

5.2方法一——冰层独立建模情形计算结果与分析

5.3方法二——冰层建于结构中情形计算结果与分析

5.4冰层膨胀力对结构影响的结论

第六章 结论与展望

6.1结论

6.2展望

参考文献

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致 谢