引洮工程封闭渡槽输水期间热力耦合分析

引洮工程位于甘肃省季节性冻土地区,基于甘肃引洮供水工程沿线封闭渡槽在全年正常输水运行时的环境温度条件,根据传热学及有限元基本理论,建立了寒区封闭渡槽热力耦合分析的有限元数值模型,对其全年正常运行过程中的温度及热应力分布规律进行了数值研究.结果表明:在全年正常输水运行条件下,引洮工程封闭渡槽在长期运行过程中由于水温和气温所造成的温差均能在渡槽截面的横向、竖向及纵向产生很大的拉应力,其值均超过了混凝土的抗拉强度(1.43 MPa),且全年大部分时间内渡槽壁面内外的温差都很大,在渡槽腹板和底板都将产生较大拉应力,因而存在一定的开裂风险,会在渡槽的长期运行中留下安全隐患,应引起设计、施工及运营部门的重视.

全封闭箱型渡槽温度场分析研究

日照温度荷载对全封闭混凝土箱型渡槽槽身的影响最大,在结构设计中应对日照条件下的温度场予以足够的重视。通过综合气温及其交换系数的计算分析,便可将边界条件统一转化为第三类边界条件。以ANSYS软件为计算分析平台,对引洮供水一期工程总干渠东峪沟渡槽在日照条件下的温度场进行模拟,探讨全封闭箱型渡槽槽身的温度分布规律,推导适合甘肃中部地区日照条件下的全封闭混凝土箱型渡槽槽身的温度梯度模式。

封闭式箱形渡槽冬季输水期热力研究

为研究冬季输水期封闭式箱形渡槽的温度与应力变化状况,根据热传导理论及水工渡槽的温度边界条件以引洮工程柳林沟渡槽为例利用ANSYS进行冬季输水运行期的热力变化分布仿真分析。计算表明:封闭式箱形渡槽在冬季输水期间降温快,沿板壁厚度方向温度梯度外大内小,内外温差均为二次曲线分布。温度应力总体呈现外部受拉、内部受压的分布状态,各壁板的内外表面在不同时刻出现最大拉应力和压应力,同时板壁最大压应力较最大拉应力具有一定的滞后性。壁板及棱角部位的横向与竖向最大拉应力值超出混凝土抗拉强度设计值,因此,在进行封闭式箱形渡槽结构的设计中应考虑槽身的保温或设置适当的温度钢筋来减小或抵抗一定的温度应力,从而避免裂缝的产生,增强结构的安全性和耐久性。

冬季运行期矩形渡槽温度应力分布规律研究

为研究冬季降温运行期矩形渡槽的温度应力分布变化规律,根据热传导理论及水工渡槽的温度边界条件,建立了北方地区某简支封闭矩形渡槽的有限元模型,并对冬季运行期温度应力分布规律进行分析研究。结果显示:渡槽在冬季降温运行时,沿板壁厚度方向的温度梯度外大内小,内外温差为二次曲线分布;温度应力总体呈现外拉内压的分布状态,各板壁的内外表面在不同时刻出现最大压应力和拉应力,同时板壁最大压应力较最大拉应力具有一定的滞后性;板壁及棱角部位的横向与竖向最大拉应力值超出混凝土抗拉强度设计值。可见在设计矩形渡槽时,必须重视环境温度作用对结构的影响,通过配置温度钢筋、施加横向预应力、棱角部位设置倒角和增加表面保温等措施来减小温度应力,增强结构的安全性和耐久性。

引洮一期供水工程冬季安全输水运行技术措施研究

针对我国寒区冬季输水渠道出现的冰情现象以及渠体基础的冻胀问题,基于甘肃省引洮一期供水工程项目背景和沿线气候及地质等综合因素,结合以往寒区引水渠道冬季实际运行经验及研究成果,引洮工程总干渠采用封闭的地下工程为主,其中隧洞及暗渠长度占线路总长的98.2%,具备冬季运行的良好条件。科学合理的设计施工及运营管理方案,能有效保障主体输水结构安全及整个冬季正常供水,同时又能减少沿程水质污染和水分蒸发及其它因素的水量损失,进一步提高供水效率和安全。