钢衬钢筋混凝土压力管道裂缝宽度计算模型研究
发布时间：2021-06-06 18:39
钢衬钢筋混凝土管道在正常工况下,其外包混凝土通常带裂缝工作,如何构造合理的裂缝宽度计算公式以提高计算精度,一直以来都是研究人员的研究重点之一。由于现行相关规范中,针对压力管道的裂缝计算仍沿用了普通梁式混凝土构件裂缝宽度计算方法,难免导致计算结果与实测值出现较大误差。鉴于此,依托国家自然科学基金项目“水电站钢衬钢筋混凝土压力管道裂缝特征及安全度水平研究”（项目编号:51508171）子课题,基于钢衬钢筋混凝土管道的特殊结构形式以及受力特征,以管道外缘裂缝宽度为切入点,结合模型试验法和有限元仿真模拟,对该类型管道的应力分布、径向位移以及开裂机理等特征进行了分析,开展裂缝宽度计算公式的改进研究以期对实际结构裂缝进行有效控制。研究成果可为国内钢衬钢筋混凝土结构裂缝控制标准修订提供参考依据。具体研究内容如下:（1）钢衬钢筋混凝土管道的受力形态和开裂行为研究。通过自制内水压力模拟加载装置以及管道所持模型,开展模型加载试验,重点对钢衬钢筋混凝土管道应力状况以及裂缝特征进行研究。在应力分布规律上,观测到管道内侧管顶处的环向应力最大,管道外侧管腰处的环向应力最大。在开裂分布规律上,逐级加载下,管道首先在...
【文章来源】：湖北工业大学湖北省
【文章页数】：64 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
技术路线图
湖北工业大学硕士学位论文11(a)环向钢筋(b)方圆形钢筋(c)模具(d)浇筑试件图2.2试件制作过程半埋式钢衬钢筋混凝土压力管道一般采用方圆形管道，圆形部分在坝面线以外，方形底部与坝体预留锚筋浇筑在一起[34,35]。变形和裂缝主要出现在圆形管身，故此次试验主要以管道圆形区域为研究对象。以管道圆心为坐标原点，以管道截面为平面作直角坐标系如图2.3所示（下文皆以此坐标系来表示管道的方位角度），在径向三层方圆形钢筋的圆形区域内，从0°位置起每间隔45°角沿环向粘贴一枚应变片，方圆形钢筋底部-90°沿环向粘贴一枚应变片；在径向三层圆形钢筋上，从0°位置起沿环向每45°角粘贴一枚电阻应变片；钢衬上的沿环向粘贴应变片的位置与内层圆形钢筋角度对应，钢材上应变片的粘贴位置如图2.4所示。贴片前，先用砂纸对贴片的位置进行打磨去掉氧化层，再用酒精擦拭去灰尘。贴片接线完后，对应变片进行保护处理，用环氧树脂将应变片覆盖，以防止后期浇筑接触破坏和防水绝缘的作用。待环氧树脂固化后，开始浇筑工作。拆模后，对钢衬进行擦油和密封防腐蚀，再放入标准养护室（温度为20℃、相对湿度为90%）养护28天。试验前，在管道外表面混凝土上沿环向粘贴应变片。
湖北工业大学硕士学位论文14态数据采集仪进行应变实时监测，见图2.6。TDS-530型高速静态数据采集仪由日本东京测器研究制造，适用测量应变和热电偶，可同时采集1000个测点的数据，且采集时间仅为0.4秒，最高分辨率为0.1μ辨。表2.3不同材料采用的应变片型号和规格材料型号阻值基底尺寸敏感栅尺寸适用范围钢筋BX120-1AA119.9±0.1Ω5mm×2.5mm1mm×1mm混凝土、金属钢、铁钢衬BX120-10AA120±0.1Ω18mm×7mm10mm×5mm混凝土BX120-80AA120±0.1Ω90.5mm×7mm80mm×2.5mm图2.6TDS-530型高速静态数据采集仪（2）管道裂缝宽度试验中采用DoGap20型号的裂缝测宽仪，测量试件混凝土的裂缝宽度，仪表量程为0~2.00mm，放大倍数40倍，精度为0.01mm，该测宽仪可用于结构表面裂缝宽度值的测量和裂缝开裂过程中的裂缝宽度值的实时监测，如图2.7所示。图2.7裂缝测量仪（3）管道上半区的径向位移
【参考文献】：
期刊论文
[1]缝隙对钢衬钢筋混凝土管道结构承载特性的影响研究[J]. 苏凯,杨子娟,伍鹤皋,周利,石长征. 天津大学学报(自然科学与工程技术版). 2018(09)
[2]基于试验的钢衬钢筋混凝土管道裂缝宽度研究[J]. 吴海林,崔福冰,冉红洲,吴龙. 水力发电. 2017(03)
[3]考虑混凝土软化特性的钢衬钢筋混凝土压力管道承载性能研究[J]. 吴海林,冉红洲,周宜红. 应用基础与工程科学学报. 2014(06)
[4]钢衬钢筋混凝土管外包混凝土裂缝宽度计算公式安全度水平研究[J]. 李扬,侯建国. 武汉理工大学学报. 2012(07)
[5]钢筋应力与裂缝宽度关系的模型试验研究[J]. 夏敏. 混凝土. 2011(03)
[6]基于ANSYS的钢衬钢筋混凝土压力管道优化设计[J]. 陈振华,赵红红. 三峡大学学报(自然科学版). 2010(05)
[7]大比尺钢衬钢筋混凝土马蹄形压力管道改性试验研究[J]. 何化南,秦杰,董伟,黄承逵. 岩土力学. 2010(09)
[8]坝后背管外包混凝土裂缝间距计算分析[J]. 国茂华,侯建国,张长青. 人民黄河. 2009(11)
[9]大比尺马蹄形钢衬钢筋混凝土压力管道试验研究[J]. 何化南,秦杰,黄承逵. 水利与建筑工程学报. 2009(01)
[10]钢衬钢纤维自应力混凝土压力管道裂缝宽度的计算[J]. 何化南,黄承逵. 水利学报. 2008(08)
硕士论文
[1]水电站浅埋式钢衬钢筋混凝土压力管道优化设计研究[D]. 陈婷.昆明理工大学 2016
[2]基于ANSYS的水电站钢衬钢筋混凝土压力管道的应力分析及优化校核设计[D]. 姚惠惠.太原理工大学 2008
本文编号：3214931
【文章来源】：湖北工业大学湖北省
【文章页数】：64 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
技术路线图
湖北工业大学硕士学位论文11(a)环向钢筋(b)方圆形钢筋(c)模具(d)浇筑试件图2.2试件制作过程半埋式钢衬钢筋混凝土压力管道一般采用方圆形管道，圆形部分在坝面线以外，方形底部与坝体预留锚筋浇筑在一起[34,35]。变形和裂缝主要出现在圆形管身，故此次试验主要以管道圆形区域为研究对象。以管道圆心为坐标原点，以管道截面为平面作直角坐标系如图2.3所示（下文皆以此坐标系来表示管道的方位角度），在径向三层方圆形钢筋的圆形区域内，从0°位置起每间隔45°角沿环向粘贴一枚应变片，方圆形钢筋底部-90°沿环向粘贴一枚应变片；在径向三层圆形钢筋上，从0°位置起沿环向每45°角粘贴一枚电阻应变片；钢衬上的沿环向粘贴应变片的位置与内层圆形钢筋角度对应，钢材上应变片的粘贴位置如图2.4所示。贴片前，先用砂纸对贴片的位置进行打磨去掉氧化层，再用酒精擦拭去灰尘。贴片接线完后，对应变片进行保护处理，用环氧树脂将应变片覆盖，以防止后期浇筑接触破坏和防水绝缘的作用。待环氧树脂固化后，开始浇筑工作。拆模后，对钢衬进行擦油和密封防腐蚀，再放入标准养护室（温度为20℃、相对湿度为90%）养护28天。试验前，在管道外表面混凝土上沿环向粘贴应变片。
湖北工业大学硕士学位论文14态数据采集仪进行应变实时监测，见图2.6。TDS-530型高速静态数据采集仪由日本东京测器研究制造，适用测量应变和热电偶，可同时采集1000个测点的数据，且采集时间仅为0.4秒，最高分辨率为0.1μ辨。表2.3不同材料采用的应变片型号和规格材料型号阻值基底尺寸敏感栅尺寸适用范围钢筋BX120-1AA119.9±0.1Ω5mm×2.5mm1mm×1mm混凝土、金属钢、铁钢衬BX120-10AA120±0.1Ω18mm×7mm10mm×5mm混凝土BX120-80AA120±0.1Ω90.5mm×7mm80mm×2.5mm图2.6TDS-530型高速静态数据采集仪（2）管道裂缝宽度试验中采用DoGap20型号的裂缝测宽仪，测量试件混凝土的裂缝宽度，仪表量程为0~2.00mm，放大倍数40倍，精度为0.01mm，该测宽仪可用于结构表面裂缝宽度值的测量和裂缝开裂过程中的裂缝宽度值的实时监测，如图2.7所示。图2.7裂缝测量仪（3）管道上半区的径向位移
【参考文献】：
期刊论文
[1]缝隙对钢衬钢筋混凝土管道结构承载特性的影响研究[J]. 苏凯,杨子娟,伍鹤皋,周利,石长征. 天津大学学报(自然科学与工程技术版). 2018(09)
[2]基于试验的钢衬钢筋混凝土管道裂缝宽度研究[J]. 吴海林,崔福冰,冉红洲,吴龙. 水力发电. 2017(03)
[3]考虑混凝土软化特性的钢衬钢筋混凝土压力管道承载性能研究[J]. 吴海林,冉红洲,周宜红. 应用基础与工程科学学报. 2014(06)
[4]钢衬钢筋混凝土管外包混凝土裂缝宽度计算公式安全度水平研究[J]. 李扬,侯建国. 武汉理工大学学报. 2012(07)
[5]钢筋应力与裂缝宽度关系的模型试验研究[J]. 夏敏. 混凝土. 2011(03)
[6]基于ANSYS的钢衬钢筋混凝土压力管道优化设计[J]. 陈振华,赵红红. 三峡大学学报(自然科学版). 2010(05)
[7]大比尺钢衬钢筋混凝土马蹄形压力管道改性试验研究[J]. 何化南,秦杰,董伟,黄承逵. 岩土力学. 2010(09)
[8]坝后背管外包混凝土裂缝间距计算分析[J]. 国茂华,侯建国,张长青. 人民黄河. 2009(11)
[9]大比尺马蹄形钢衬钢筋混凝土压力管道试验研究[J]. 何化南,秦杰,黄承逵. 水利与建筑工程学报. 2009(01)
[10]钢衬钢纤维自应力混凝土压力管道裂缝宽度的计算[J]. 何化南,黄承逵. 水利学报. 2008(08)
硕士论文
[1]水电站浅埋式钢衬钢筋混凝土压力管道优化设计研究[D]. 陈婷.昆明理工大学 2016
[2]基于ANSYS的水电站钢衬钢筋混凝土压力管道的应力分析及优化校核设计[D]. 姚惠惠.太原理工大学 2008
本文编号：3214931
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