不同温降下渡槽温度应力模拟及保温层厚度设计.PDFVIP

第４９卷 第１期 人　民　长　江 Ｖｏｌ．４９，Ｎｏ．１ ２０１８年 １月　 　 Ｙａｎｇｔｚｅ　Ｒｉｖｅｒ　 　 Ｊａｎ．， ２０１８ 　　文章编号：１００１－４１７９（２０１８）０１－００８１－０５ 不同温降下渡槽温度应力模拟及保温层厚度设计 １ １，２ １ １ １ 汪 泓 吉 ，晏 石 林 ，杨 晓翔 ，李 永静 ，何　旭 （１．武汉理工大学 理学院，湖北 武汉４３００７０；　２．新材料力学理论与应用湖北省重点实验室，湖北 武汉４３００７０） 摘要：以大型输水工程 Ｕ型渡槽为例，利用有限元软件计算分析了渡槽在不同降温幅度下的温度应力。为考 察玻化微珠保温层的保温性能，模拟计算了不同保温层厚度下三维渡槽的瞬态温度应力。根据数值模拟结 果，对比分析了有无保温措施渡槽外表面温度主应力。分析结果表明：当降温幅度大于 １０℃时将在渡槽外表 面产生不可忽略的温度拉应力。根据计算结果，综合考虑保温效果与经济性，实际工程中玻化微珠保温涂层 的涂覆厚度以０．５～１ｃｍ为宜，该厚度的保温层能有效控制渡槽混凝土外表面温度裂缝。 关　键　词：温度应力；大体积渡槽；保温涂层；有限元模拟 中图法分类号：ＴＶ６７　　　文献标志码：Ａ ＤＯＩ：１０．１６２３２／ｊ．ｃｎｋｉ．１００１－４１７９．２０１８．０１．０１６ 　　在大型输水工程运行期间，渡槽的自然环境是比 件分析了外界气温变化产生的温度应力对渡槽的影 较复杂的，槽身在受太阳辐射、寒潮等气温变化的影响 响。李书群对渡槽在各种条件下的温度场进行分 时，其内部易出现温度分布不均匀的现象，从而产生温 析［１４］，结合渡槽防裂要求，提出渡槽外表面采用保温 度应力［１－２］。温度应力是渡槽产生裂缝的重要因素， 材料以消减温度变化的防护方案。季 日臣［１５－１６］，严 裂缝将严重缩短渡槽的使用寿命并影响其输水性 ［１７］ ［１８］ 娟 ，任德记 等人分别通过分析箱型渡槽和矩形 ［３］ 能 。针对温度应力，Ｚｕｋ根据实际观测收集的气象 渡槽温度边界的特征，初步得到渡槽温度场的温差分 资料和桥梁混凝土温度的观测数据，初步总结了混凝 布特点，并利用有限元软件模拟推导出温度应力相关 土在日照、风速、气温等因素作用下温度应力的变化规 理论计算公式。田永军［１９］ ［２０］ 、宋书卿 等人利用有限 ［４］ 律，研究了结构的温度效应 。Ｍｏｏｒｔｙ等人利用二维 元软件计算了涵洞式渡槽和空心渡槽的温度应力，并 热传导有限元法，讨论了混凝土结构温度变形的相关 ［２１］ 对比研究了不同工况下的温度应力。李文超 、耿运 ［５］ ［２２］ ［２３］ 因素 ，如：截面几何尺寸、温度分布和边界条件。朱 生 、白新理 等人分别研究了玻化微珠保温涂料， 伯芳将有限单元法应用到大体积混凝土的温度效应计 珍珠岩发泡保温涂料、聚苯板、聚苯乙烯板等渡槽保温 算，提出了计算混凝土结构表面保温能力的公式［６－７］。 材料的保温效果，并根据渡槽运行极限工况推导了保 ［８］ ［９］ ［１０］ 朱文婷 、冯晓波 、孙明权 等人提出气温变化对 温层厚度与渡槽侧壁内外温差