太阳辐射条件下冰温度膨胀力对某水库放水塔工作桥柱裂缝的影响

发布时间：2021-02-10 15:18

　　寒冷地区冬季水工建筑物受冰温度膨胀力破坏严重,为研究不同方位角处太阳辐射量对混凝土柱裂缝开展的影响规律,结合某水库放水塔工作桥裂缝实测结果,采用冰热力耦合理论及扩展有限元方法模拟了混凝土柱12h冰盖升温膨胀对工作桥混凝土柱的挤压破坏过程。结果表明,模拟裂缝开展深度与现场实测结果基本吻合;阳面（方位角为30°）冰盖瞬时吸收的太阳辐射量最大值为阴面（160°）的1.3倍;由于太阳辐射,冰盖上表面逐小时温度变化值增大为未加入前的1.8倍;温度变化较大与阴面冰盖吸收的太阳辐射较少有关,阴面冰盖升温膨胀挤压混凝土柱产生的裂缝深度值为阳面的3倍。研究成果可为寒冷地区抗冰冻设计提供借鉴。 

【文章来源】：水电能源科学. 2020,38(03)北大核心

【文章页数】：4 页

【部分图文】：

雷达测线位置图

混凝土采用四节点双线性平面应变四边形单元（CPE4R），混凝土单元总数为2 052个，节点总数为2 262个。钢筋和混凝土之间考虑粘结滑移力[13]，采用双节点零长度弹簧单元（spring2）进行模拟。模拟混凝土和钢筋材料参数取值见表2，平面网格划分示意图见图2。3 结果与分析

冰盖上表面温度在冬季2:00达到最低，在14:00达到峰值，冰盖不断膨胀作用在混凝土柱上，发生较大冻胀破坏产生裂缝，其他时段为降温过程，冰盖主要发生收缩，作用在混凝土柱上破坏较小。根据模拟结果得到了各方位角处太阳辐射随时间变化曲线，见图3。由图3可知，7:00时各方位角冰盖开始吸收太阳辐射，随着时间的推移，时角发生变化，各方位角处太阳辐射量先增大后减小，在12:00达到峰值。方位角30°与方位角160°太阳辐射量差异较大，30°的瞬时太阳辐射最大值是160°的1.3倍。3.1.2 不同方位角下冰盖表面温度和气温

【参考文献】：
期刊论文
[1]钢筋混凝土柱破坏过程扩展有限元数值模拟[J]. 杨刚,许斌,陈洪兵.  应用力学学报. 2018(03)
[2]梯形渠道冻胀数值模拟与边坡系数优化[J]. 郝晋彩,娄宗科,高凤.  灌溉排水学报. 2017(12)
[3]考虑太阳辐射的寒区混凝土衬砌渠道冻害机理[J]. 杨晓松,杨保存,王正中,贺兴宏.  长江科学院院报. 2016(06)
[4]太阳辐射作用下冻结期衬砌渠道温度场分析[J]. 安元,王正中,杨晓松,肖旻,孙杲辰.  西北农林科技大学学报(自然科学版). 2013(03)
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[6]利用正弦分段法模拟气温日变化[J]. 姜会飞,温德永,李楠,丁谊,肖静.  气象与减灾研究. 2010(03)
[7]冰温度膨胀力的有限元分析[J]. 黄焱,史庆增,宋安.  水利学报. 2005(03)
[8]水库静冰压力的计算[J]. 张丹.  冰川冻土. 1987(S1)

博士论文
[1]冰层热力学生消过程现场观测和关键参数研究[D]. 雷瑞波.大连理工大学 2009



本文编号：3027569