太阳辐射下矩形渡槽热力耦合特性分析

南水北调工程的输水渡槽总体上呈南北走向,由于渡槽结构温度场变化滞后于太阳辐射能量变化,引起渡槽在温度场和应力场耦合作用下产生非对称应力应变场,为探明太阳辐射能量变化对渡槽结构的影响,采用红外热成像仪现场测试1 d内不同时刻太阳辐射下矩形渡槽的东腹板、西腹板、底板三个不同位置处温度变化情况,并据此采用COMSOL软件建立矩形渡槽热力耦合数值模型,系统分析了太阳辐射作用下渡槽结构温度场、应力场、变形场变化规律。结果表明,太阳辐射作用下渡槽结构向阳面和背阳面温差较大,同一位置处混凝土内外温差较大;渡槽在自重应力作用下,应力集中区域在支墩处,其应力为9.01 MPa,此时渡槽中间段位移较大,变形量为3.15 mm;在热力耦合作用下,15:00的应力达到最大,为10.67 MPa,且渡槽结构在上端变形量达到最大,为1.34 mm。