大型预应力倒虹吸结构施工病害与补强技术研究
发布时间：2020-07-16 15:16
【摘要】：倒虹吸管是输水工程穿越河道、山谷、凹地、或其他障碍物经常采取的压力输水管道,是一种渠道交织建筑物,是灌区配套工程中的主要建筑物之一。随着水利工程的成长,长距离输水工程的范围逐步加大,当输水工程穿越河流或低谷时,常采取倒虹吸管结构。为确保结构的安全,工程中常采用预应力倒虹吸。由于预应力施工工艺复杂且倒虹吸工作环境具有一定的腐蚀性,因而倒虹吸结构易发生开裂及渗漏病害。本文以沁河倒虹吸实际工程为背景,研究倒虹吸常见的施工病害:(1)钢绞线张拉不到位,有效预应力实测值与设计值相差较大;(2)部分波纹管孔道堵塞,钢绞线没法张拉,提出相应的补强办法。采用大型通用有限元软件ANSYS模拟倒虹吸波纹管堵塞,研究波纹管堵塞位置识别方法,分别计算六种工况时不同补强措施下倒虹吸力学性能,比较分析加固方案的可行性。主要研究内容和结论如下:首先,研究波纹管堵塞位置识别方法。采用ANSYS建立三维有限元模型,模拟倒虹吸不同位置堵塞,确定理论伸长量与实际伸长量之间的修正系数,给出波纹管堵塞位置与实测伸长量关系表达式,通过实测伸长量确定波纹管堵塞位置。其次,以倒虹吸水平管身段为例,计算六种工况下管身结构及顶板、底板、竖墙的应力状态,分析能否满足相关的设计要求。最后,模拟当波纹管堵塞后,采用粘贴碳纤维布加固法和增设预应力筋法加固倒虹吸,比较分析不同的加固方案下管身、顶板、底板、竖墙应力,验证倒虹吸加固方案的可行性,为实际工程中倒虹吸波纹管堵塞加固技术方案提供参考。
【学位授予单位】：华北水利水电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TV672.5
【图文】：
图 2-1 顶板预应力筋堵塞模拟图Fig2-1Simulation diagram of plugging of prestressing tendons on roof图 2-2 底板预应力筋堵塞模拟图波纹管的固定（单位：cm ）Fig 2-2 Simulation diagram of plugging of prestressing tendons on floor模拟预应力筋堵塞是在施工阶段，管身只有重力和预应力。在这种工况下，可通过单元生死模拟预应力筋堵塞（假设右端为张拉端，哪个预应力筋堵塞，就将堵塞点左侧所有预应力筋单元杀死，此时堵塞点左侧预应力筋温度变化为 0）然后在预应力筋堵塞点右端采用降温法施加预应力。再计算结果，查询堵塞节点与锚固端节点沿预应力筋长度方向的位移大小，差值即为理论伸长量与实际伸长量之间的位移差，主要是由于在计算理论伸长量时未考虑混凝土的变形。降温法计算相应的温度变化：
图 2-2 底板预应力筋堵塞模拟图波纹管的固定（单位：cm ）Fig 2-2 Simulation diagram of plugging of prestressing tendons on floor模拟预应力筋堵塞是在施工阶段，管身只有重力和预应力。在这种工况下，可通过单元生死模拟预应力筋堵塞（假设右端为张拉端，哪个预应力筋堵塞，就将堵塞点左侧所有预应力筋单元杀死，此时堵塞点左侧预应力筋温度变化为 0）然后在预应力筋堵塞点右端采用降温法施加预应力。再计算结果，查询堵塞节点与锚固端节点沿预应力筋长度方向的位移大小，差值即为理论伸长量与实际伸长量之间的位移差，主要是由于在计算理论伸长量时未考虑混凝土的变形。降温法计算相应的温度变化：611 51395 10 0.74171.95 10 1.2 10T CE V （2.1）位于顶板、底板上预应力筋堵塞位置的伸长量如表 2-1 所示：表 2-1 预应力筋堵塞位置的伸长量Table 2-1 The amount of elongation in the jamming position of the prestressed tendons位堵塞锚固端节点堵塞端节点位移差位堵塞锚固端节点堵塞端节点位移差
图 2-3 预应力筋线形布置图Fig 2-3 The figure of line layout of prestressed tendons顶板曲线段 N2-N6 曲线表达公式如下：N2 段：22: 0.002 0.059 8.617: 0.06 8.556: 0.002 0.063 8.436ab y x xbc y xcd y x x N3 段：2222: 0.092 0.004 8.375388 472.9: 8.4634275 4275: 0.068 0.274 8.65279 575.55: 8.8564275 4275de y x xef y x xfg y x xgh y x x N4 段：2222279 45.45: 8.9254275 4275: 0.068 0.138 8.856: 0.078 0.279 8.65324 640.8: 8.4494275 4275hi y x xij y x xjk y x xkl y x x （N5 段：2222324 25.2: 8.3754275 4275: 0.078 0.123 8.449: 0.068 0.274 8.65279 575.55: 8.856lm y x xmn y x xno y x xop y x x N6 段：222279 45.45: 8.9254275 4275: 0.068 0.138 8.856388 1210.1: 8.654275 4275pq y x xqr y x xrs y x x （
本文编号：2758162
【学位授予单位】：华北水利水电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TV672.5
【图文】：
图 2-1 顶板预应力筋堵塞模拟图Fig2-1Simulation diagram of plugging of prestressing tendons on roof图 2-2 底板预应力筋堵塞模拟图波纹管的固定（单位：cm ）Fig 2-2 Simulation diagram of plugging of prestressing tendons on floor模拟预应力筋堵塞是在施工阶段，管身只有重力和预应力。在这种工况下，可通过单元生死模拟预应力筋堵塞（假设右端为张拉端，哪个预应力筋堵塞，就将堵塞点左侧所有预应力筋单元杀死，此时堵塞点左侧预应力筋温度变化为 0）然后在预应力筋堵塞点右端采用降温法施加预应力。再计算结果，查询堵塞节点与锚固端节点沿预应力筋长度方向的位移大小，差值即为理论伸长量与实际伸长量之间的位移差，主要是由于在计算理论伸长量时未考虑混凝土的变形。降温法计算相应的温度变化：
图 2-2 底板预应力筋堵塞模拟图波纹管的固定（单位：cm ）Fig 2-2 Simulation diagram of plugging of prestressing tendons on floor模拟预应力筋堵塞是在施工阶段，管身只有重力和预应力。在这种工况下，可通过单元生死模拟预应力筋堵塞（假设右端为张拉端，哪个预应力筋堵塞，就将堵塞点左侧所有预应力筋单元杀死，此时堵塞点左侧预应力筋温度变化为 0）然后在预应力筋堵塞点右端采用降温法施加预应力。再计算结果，查询堵塞节点与锚固端节点沿预应力筋长度方向的位移大小，差值即为理论伸长量与实际伸长量之间的位移差，主要是由于在计算理论伸长量时未考虑混凝土的变形。降温法计算相应的温度变化：611 51395 10 0.74171.95 10 1.2 10T CE V （2.1）位于顶板、底板上预应力筋堵塞位置的伸长量如表 2-1 所示：表 2-1 预应力筋堵塞位置的伸长量Table 2-1 The amount of elongation in the jamming position of the prestressed tendons位堵塞锚固端节点堵塞端节点位移差位堵塞锚固端节点堵塞端节点位移差
图 2-3 预应力筋线形布置图Fig 2-3 The figure of line layout of prestressed tendons顶板曲线段 N2-N6 曲线表达公式如下：N2 段：22: 0.002 0.059 8.617: 0.06 8.556: 0.002 0.063 8.436ab y x xbc y xcd y x x N3 段：2222: 0.092 0.004 8.375388 472.9: 8.4634275 4275: 0.068 0.274 8.65279 575.55: 8.8564275 4275de y x xef y x xfg y x xgh y x x N4 段：2222279 45.45: 8.9254275 4275: 0.068 0.138 8.856: 0.078 0.279 8.65324 640.8: 8.4494275 4275hi y x xij y x xjk y x xkl y x x （N5 段：2222324 25.2: 8.3754275 4275: 0.078 0.123 8.449: 0.068 0.274 8.65279 575.55: 8.856lm y x xmn y x xno y x xop y x x N6 段：222279 45.45: 8.9254275 4275: 0.068 0.138 8.856388 1210.1: 8.654275 4275pq y x xqr y x xrs y x x （
【参考文献】
相关期刊论文 前10条
1 喻成;田大作;王祥;蒋首超;;外包钢+预应力桁架法在石洞江渡槽排架加固设计中的应用[J];湖南水利水电;2016年06期
2 李其廉;李增壮;杨雪苗;孙喜书;;粘贴FRP法和加大截面加固法的联合应用[J];建筑技术;2015年S2期
3 李红;刘胜春;;增大截面法加固钢筋混凝土构件的正截面承载力研究[J];北京交通大学学报;2015年04期
4 韩志成;;南水北调中线唐河倒虹吸混凝土施工关键技术[J];施工技术;2010年S2期
5 邓宁;钟翔;金凌志;曹霞;梁东青;;体外预应力加固实例分析[J];建筑技术;2010年03期
6 王鑫;麦云飞;;有限元分析中单元类型的选择[J];机械研究与应用;2009年06期
7 段文刚;陈端;黄国兵;李利;;河道排水倒虹吸进口布置试验研究和设计原则[J];南水北调与水利科技;2009年06期
8 马斌;姜仁贵;王春燕;;南水北调中线渠道混凝土裂缝成因分析及处理[J];水利水电技术;2009年03期
9 姚贤华;裴松伟;赵顺波;;高压旋喷桩复合地基承载特性的有限元分析[J];华北水利水电学院学报;2009年01期
10 龙华春;龙家春;杨晓娟;;后张法预应力混凝土梁板张拉施工中的常见病害与防治[J];交通标准化;2008年14期
本文编号：2758162
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/shuiwenshuili/2758162.html
