溫度驟降對引水隧洞襯砌結構應力影響試驗研究.pdf

1、新疆布侖口-公格爾水電站引水隧洞高溫試驗段中,鉆孔內監(jiān)測到的最高溫度達105℃,常年過水水溫約為0℃~10℃,運行期過水瞬間支護結構內外壁將突然出現極大溫度差,高溫差對支護結構的受力狀態(tài)將產生很大影響。本文通過室內襯砌結構模型試驗,對襯砌模型進行運行期過水工況及檢修期放空工況的模擬試驗,研究了襯砌結構溫度應力變化規(guī)律;并通過有限元方法對室內試驗進行了數值模擬;分析了襯砌模型溫度場變化特征,室內試驗、數值試驗同現場試驗規(guī)律具有較好的一致性

2、。分析了幾個關鍵熱力學參數對支護結構溫度場、應力場變化規(guī)律的影響。本文主要研究成果如下:
　　(1)針對2＃試驗洞進行的模擬試驗中不同材料襯砌結構在不同工況下的溫度場、應力場變化規(guī)律進行了分析,證明了保溫材料混凝土復合襯砌能夠有效降低運行期過水導致的襯砌結構內外壁溫差,從而減小溫差引起的溫度應力變化。
　　(2)分析了室內模型試驗中熱源溫度對襯砌溫度應力的影響,較高的熱源溫度引起較大的溫度壓應力。同一測量關鍵點處徑向溫度應力

3、略小于環(huán)向溫度應力,各測量點處環(huán)向溫度應力值約比徑向溫度應力值大10％~60％。
　　(3)模型試驗過程中,過水后溫降幅度越大,溫差引起的溫度應力值變化幅度越大。過0℃水后,徑向溫度壓應力降低了50％~80％,環(huán)向溫度壓應力降低了50％~120％;過10℃水后徑,徑向溫度壓應力降低了50％~75％,環(huán)向溫度壓應力降低了45％~120％,徑向溫度應力值減小幅度小于環(huán)向。同時試驗中過水水溫越低,引起的溫降越大,應力變化值越大。模型內壁

4、發(fā)生90℃溫降時,各個位置環(huán)向應力值均由壓應力轉變?yōu)槔瓚?最大拉應力值為0.9MPa。
　　(4)數值試驗中,過水水溫越低,過水后襯砌內壁關鍵點溫度值越低,引起的溫度應力值變化越大,過水后關鍵點溫度相對于過水前最多降低了70％~75％左右。0℃過水條件下,內外壁溫差每增加20℃,徑向、環(huán)向應力變化值分別增加0.07MPa、1.66MPa。最大應力變化值為90℃熱源條件下過0℃水,應力變化值為6.89MPa。由過水引起的環(huán)向溫度應