日照作用下箱型渡槽溫度應(yīng)力分析與表面隔熱研究.pdf

1、近年來(lái)，我國(guó)修建了一大批以渡槽為主的長(zhǎng)距離輸水工程以克服我國(guó)極不平衡的水資源分布，其中甘肅省的引洮工程位于氣溫溫差大、太陽(yáng)輻射強(qiáng)的高海拔地區(qū)，混凝土箱型渡槽在夏季正常運(yùn)行工況中容易產(chǎn)生較大的溫度應(yīng)力，需要投入足夠的重視。隨著各類(lèi)渡槽規(guī)模的逐漸增大，與之相關(guān)的研究工作卻稍顯滯后，特別是對(duì)箱型渡槽日照溫度效應(yīng)及其防裂措施的研究很少，為此本文以引洮工程柳林溝渡槽為例研究了箱型渡槽的日照溫度效應(yīng)過(guò)程，并對(duì)其表面隔熱進(jìn)行了初步探討，為工程實(shí)踐提供

2、參考。
　　本文應(yīng)用有限元分析軟件ANSYS對(duì)混凝土箱型渡槽的橫截面建立了平面模型，有效地模擬了結(jié)構(gòu)在夏季強(qiáng)太陽(yáng)輻射的環(huán)境下產(chǎn)生的溫度及應(yīng)力變化。通過(guò)對(duì)其溫度場(chǎng)的初始條件和邊界條件的準(zhǔn)確分析，為箱型渡槽日照溫度效應(yīng)過(guò)程的研究提供了可靠的依據(jù)。結(jié)果分析得到：箱型渡槽在夏季日照作用下的溫度分布比較復(fù)雜，且頂板的溫度變化最為劇烈，腹板次之，底板最小。直接裸露于自然界中的箱型渡槽槽身內(nèi)部溫度呈現(xiàn)外高內(nèi)低的分布狀態(tài)，內(nèi)外溫差較大，使結(jié)構(gòu)中出

3、現(xiàn)外部受拉、內(nèi)部受壓的應(yīng)力分布。隨著夏季一天內(nèi)氣象條件的變化，大多數(shù)時(shí)刻結(jié)構(gòu)所承受的最大拉應(yīng)力都已經(jīng)超過(guò)了混凝土的抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值1.43MPa，這易使渡槽結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫，因此，需要在渡槽外表面采取相應(yīng)的隔熱措施來(lái)防止裂縫的產(chǎn)生。
　　本研究對(duì)比分析了在槽身外部鋪設(shè)聚苯乙烯和聚氨酯兩種材料分別以20mm、35mm、50mm的厚度進(jìn)行隔熱時(shí)槽身內(nèi)部的溫度場(chǎng)與溫度應(yīng)力分布。進(jìn)行隔熱后，渡槽結(jié)構(gòu)的最高溫度有了明顯降低，其內(nèi)、外表面的最大溫差

4、也隨之減小，從而有效地減小了由此引起的溫度應(yīng)力，使其在混凝土抗拉、壓范圍內(nèi)。隨著隔熱材料厚度的增加，渡槽外表面溫度逐漸降低。研究表明：同種材料的隔熱效果隨著其厚度的增加而增大，隔熱層越厚，隔熱效果越好，但是槽身內(nèi)部溫度應(yīng)力的減小幅度卻呈現(xiàn)先劇烈再緩慢的趨勢(shì)；相同厚度的隔熱材料對(duì)混凝土的隔熱效果只取決于其導(dǎo)熱系數(shù)，且這兩者呈反比關(guān)系。
　　本文通過(guò)對(duì)比分析夏季日照作用下混凝土箱型渡槽在有、無(wú)外表面隔熱措施時(shí)槽身內(nèi)部的溫度場(chǎng)和應(yīng)力場(chǎng)，