自然环境下混凝土渡槽湿热效应分析研究
发布时间：2025-06-20 04:02
混凝土渡槽是典型的薄壁输水结构,自然环境下外界湿热变化可能使渡槽的表面产生拉应力并导致裂缝,对结构带来极大危害。针对自然环境下渡槽结构湿热效应问题,论文主要工作及结论包括以下几个方面:(1)湿度场和温度场的求解是研究湿热效应的前提,混凝土内部的湿热传输过程相互耦合。引入适用于研究混凝土材料湿热传输的非线性方程组,确定湿热耦合场计算参数;引入考虑湿热效应的混凝土弹性本构方程,结合边界条件及约束条件,建立混凝土湿-热-力耦合场数值模型。考虑环境温度、环境湿度、水温及结构表面日照等因素的影响,确定自然环境下渡槽边界条件的计算方法。(2)以喀什地区克孜河渡槽工程数据为参考,建立矩形渡槽有限元模型,模拟夏季满槽输水工况下湿热作用对渡槽受力变形的影响。研究发现渡槽考虑湿热耦合作用的变形和应力变化值大于温度、湿度效应的简单叠加。受槽内恒定水温影响,槽壁浸润范围内的温度变化很小,可忽略温度对湿度扩散的影响。随着槽壁浸润深度的增加,侧墙向内收缩、底板向下变形。日照作用使侧墙内侧拉应力增大、底板外侧拉应力减小,对底板外侧抗裂有利、对侧墙内侧抗裂不利。(3)通过数值试验模拟不同季节工况下渡槽湿热效应变化规律,...
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 国内外研究进展
1.2.1 渡槽裂缝分析
1.2.2 渡槽结构湿热效应研究现状
1.2.3 渡槽湿热效应研究中存在的问题
1.3 主要内容和技术路线
1.3.1 主要内容
1.3.2 技术路线
第二章 混凝土湿-热-力耦合数值模型的建立
2.1 引言
2.1.1 基本假定
2.2 混凝土湿热耦合传输数学模型
2.2.1 导热方程
2.2.2 传湿方程
2.2.3 参数分析
2.3 考虑自然环境影响的定解条件计算方法
2.3.1 初始条件
2.3.2 温度场边界条件
2.3.3 湿度场边界条件
2.4 考虑湿热变形的混凝土弹性本构方程
2.4.1 温度变形
2.4.2 湿胀变形
2.4.3 本构方程
2.5 小结
第三章 带拉杆矩形渡槽湿热效应研究
3.1 引言
3.2 带拉杆矩形渡槽有限元模型建立
3.2.1 渡槽基本参数
3.2.2 渡槽有限元模型建立
3.2.3 有限元求解设置
3.3 温度场分析
3.3.1 渡槽整体温度
3.3.2 跨中横截面温度
3.3.3 跨中横截面特征点温度
3.3.4 侧墙沿壁厚方向温度
3.4 湿度场分析
3.4.1 跨中截面相对湿度
3.4.2 沿槽壁厚度方向相对湿度
3.5 变形分析
3.5.1 底板竖向位移
3.5.2 侧墙横向位移
3.6 应力分析
3.6.1 渡槽跨中横截面应力
3.6.2 不同荷载工况下渡槽应力对比分析
3.7 小结
第四章 不同季节下渡槽湿热效应对比研究
4.1 不同季节环境参数对比分析
4.2 不同季节渡槽温度场对比分析
4.2.1 跨中横截面特征点温度
4.2.2 侧墙沿壁厚方向温度
4.3 不同季节渡槽湿度场对比分析
4.4 不同季节渡槽变形对比分析
4.4.1 跨中横截面位移云图
4.4.2 底板竖向位移
4.4.3 侧墙横向位移
4.5 不同季节渡槽应力对比分析
4.5.1 底板外侧应力
4.5.2 侧墙内侧应力
4.6 小结
第五章 无拉杆渡槽湿热效应研究
5.1 无拉杆渡槽变形分析
5.1.1 跨中横截面总位移云图
5.1.2 底板竖向位移
5.1.3 侧墙横向位移
5.2 无拉杆渡槽应力对分析
5.2.1 跨中横截面应力云图
5.2.2 底板外侧应力
5.2.3 侧墙内侧应力
5.3 小结
第六章 结论与展望
6.1 结论
6.2 展望
参考文献
致谢
作者简介
本文编号：4051394
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 国内外研究进展
1.2.1 渡槽裂缝分析
1.2.2 渡槽结构湿热效应研究现状
1.2.3 渡槽湿热效应研究中存在的问题
1.3 主要内容和技术路线
1.3.1 主要内容
1.3.2 技术路线
第二章 混凝土湿-热-力耦合数值模型的建立
2.1 引言
2.1.1 基本假定
2.2 混凝土湿热耦合传输数学模型
2.2.1 导热方程
2.2.2 传湿方程
2.2.3 参数分析
2.3 考虑自然环境影响的定解条件计算方法
2.3.1 初始条件
2.3.2 温度场边界条件
2.3.3 湿度场边界条件
2.4 考虑湿热变形的混凝土弹性本构方程
2.4.1 温度变形
2.4.2 湿胀变形
2.4.3 本构方程
2.5 小结
第三章 带拉杆矩形渡槽湿热效应研究
3.1 引言
3.2 带拉杆矩形渡槽有限元模型建立
3.2.1 渡槽基本参数
3.2.2 渡槽有限元模型建立
3.2.3 有限元求解设置
3.3 温度场分析
3.3.1 渡槽整体温度
3.3.2 跨中横截面温度
3.3.3 跨中横截面特征点温度
3.3.4 侧墙沿壁厚方向温度
3.4 湿度场分析
3.4.1 跨中截面相对湿度
3.4.2 沿槽壁厚度方向相对湿度
3.5 变形分析
3.5.1 底板竖向位移
3.5.2 侧墙横向位移
3.6 应力分析
3.6.1 渡槽跨中横截面应力
3.6.2 不同荷载工况下渡槽应力对比分析
3.7 小结
第四章 不同季节下渡槽湿热效应对比研究
4.1 不同季节环境参数对比分析
4.2 不同季节渡槽温度场对比分析
4.2.1 跨中横截面特征点温度
4.2.2 侧墙沿壁厚方向温度
4.3 不同季节渡槽湿度场对比分析
4.4 不同季节渡槽变形对比分析
4.4.1 跨中横截面位移云图
4.4.2 底板竖向位移
4.4.3 侧墙横向位移
4.5 不同季节渡槽应力对比分析
4.5.1 底板外侧应力
4.5.2 侧墙内侧应力
4.6 小结
第五章 无拉杆渡槽湿热效应研究
5.1 无拉杆渡槽变形分析
5.1.1 跨中横截面总位移云图
5.1.2 底板竖向位移
5.1.3 侧墙横向位移
5.2 无拉杆渡槽应力对分析
5.2.1 跨中横截面应力云图
5.2.2 底板外侧应力
5.2.3 侧墙内侧应力
5.3 小结
第六章 结论与展望
6.1 结论
6.2 展望
参考文献
致谢
作者简介
本文编号：4051394
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