某泵站隔墩开裂成因分析及加固数值研究

发布时间：2020-05-26 19:32

【摘要】：水利兴国,我国水工建筑物设施多兴建于蓬勃发展时期。泵站工程是解决干旱缺水、洪涝灾害以及水环境恶化的有效工程措施。混凝土作为泵站最为重要的浇筑材料,工程界中,混凝土裂缝现象却普遍存在,裂缝造成混凝土耐久性弱化,诱发结构破坏,严重困扰工程安全服役。混凝土施工期工艺技术的落后或运行期短时间温变易引发温度裂缝,开裂通常基于多种因素综合作用,因此,分析结构受力性态及应力十分必要。本文在认识当前混凝土裂缝研究进展的基础上,结合南水北调东线投入运行的某大型泵站隔墩开裂工程背景。现场检测混凝土裂缝状况,综合运用有限元基本理论,借助ANSYS有限元软件,分别创建泵站隔墩加固前及加固后有限元模型。根据该泵墩应力分布状况下,查找其开裂的影响主因。数值仿真加固后的泵墩,对比加固前后裂缝缝端处应力变化,分析加固效果。本文还给出防止裂缝扩展及控制的工程措施,可借鉴于类似工程设计中,主要研究内容如下:1、阐述了国内外混凝土应力分析方法的研究现状,混凝土开裂的原因多集中在温度应力、地基不均匀沉降等循环加载的不利荷载,论述了目前工程中混凝土裂缝加固处理工艺。2、依托工程背景,考虑该泵站地址状况,辅以钢直尺、裂缝宽度检测仪及钻芯机等设备,检测了泵墩开裂现状。经检测,隔墩开裂严重,1#孔右墩,4#孔右墩裂缝存在贯穿性裂缝,需进行加固处理。3、运用ANSYS软件创建泵站有限元模型,考虑温度变化对运行期泵墩应力的影响,仿真模拟五种工况下泵墩受力性能。结合以往工程经验及仿真计算结果,认为该泵墩运行期遭遇寒潮温度骤降造成混凝土表面开裂,不均匀沉降引发裂缝进一步扩展。4、运用ANSYS软件在前期创建的有限元模型,加固处理中采取化学灌浆形式于模型中,对比分析泵墩在加固前后缝端典型点应力变化,发现该泵墩采取灌浆加固技术可有效减轻裂缝进一步扩展。
【图文】：

图１－１研究技术路线逡逑

学、声学等非力学领域，多次耦合问题也逐渐应用在工程设计中，随着计算机技术的进步，逡逑有限元法必将承担更大的作用。逡逑基于有限元法进行仿真计算，需要通过一定的步骤，步骤流程如图２－１逡逑基于应力应变关系的积分方程组逡逑求解丨Ｘ域化为笮元体，建立物理方程逡逑逦Ｉ逦逡逑由适宜插值函数建立基函数逡逑逦邋逦逡逑分析单元，得到待定系数檇限元方程逡逑１逡逑优化侍定系数ｆｔ限元方程逡逑１邋．逡逑丨处理边N<糸件．让４应力边界厅柙及逡逑Ｉ逦几何协调方程逦逡逑图２－１有限元法基本步骤逡逑（２）有限单元发展现状逡逑随着计算机仿真技术发展，有限单元法逐渐渗透到工程设计中。时至２０世纪４０年代，逡逑离散化思想的油然而生，有限元在１９４３年ＣｏｕｒａｎｔｆＭ为研究分片连续函数以及最小位能原逡逑理的成果论文得以解决Ｓｔ．Ｖｅｎａｎｔ扭转难题。因计算机技术低，数学家与工程师在不同程度逡逑对有限元应用进行了研究，丨９５６年在钢架分析中有效将位移延伸至到弹性力学平面问题，，逡逑成功应用在飞机结构分析中，Ｔｕｒｎｅｒ、Ｃｌｏｕｇｈ［７３＾ｔ次用三角形单元对平面应力做出了解答。逡逑时至２０世纪５０年代
【学位授予单位】：扬州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TV675

【参考文献】

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本文编号：2682308