冰盖输水衬砌渠道冰冻破坏统一力学模型
发布时间：2022-02-08 18:47
随着城市供水与生态需水要求的提高,寒冷地区输水渠道冬季运行成为常态,目前冬季运行渠道抗冰冻破坏尚无评价准则与结构设计方法。针对此,基于冬季不输水渠道衬砌结构冻胀破坏的弹性地基梁模型,考虑冰推力、冰约束及渠基土冻胀力对结构的共同作用,在结构破坏的极限平衡状态下,推导得到冬季输水渠道冰盖运行工况下衬砌结构内力计算、应力计算及抗裂准则的解析表达式。通过静冰荷载影响系数、静水压力影响系数和冰冻荷载耦合系数的变化,可统一冬季有无冰盖输水及停水3种典型工况下衬砌结构内力、应力分布计算,进一步提出寒区衬砌渠道冰-冻破坏统一力学模型。以新疆某梯形渠道为研究原型,通过对衬砌坡板内力、应力及冰拔力计算分析,得到冰-冻破坏截面位置和各截面受力的分布规律。对无冰盖输水、带冰盖输水和无冰盖不输水3种典型梯形渠道力学模型进行内力计算对比分析表明,截面最大拉应力极大值分别为4.186、2.447和2.208 MPa,冬季无冰盖输水渠道冰冻破坏最严重（控制工况）,无冰盖不输水冰冻破坏最轻,而冰盖运行介于两者中间,三者冰冻破坏规律差异较大。因此,在冬季输水衬砌渠道抗冰-冻设计中建议综合考虑3种典型工况,并按其破坏规律和...
【文章来源】：农业工程学报. 2020,36(01)北大核心EICSCD
【文章页数】：9 页
【部分图文】：
冬季冰盖输水渠道冰冻破坏图
式中τ为切向冻结力，MPa;x为衬砌板各点的坐标（坐标见图2e),m;c1、m1为与土质相关的系数，c1=0.3×10-3～0.6×10-3 MPa,m1=0.4×10-3～1.5×10-3 MPa/℃；T为负温值，℃；l1为受冻区坡板长，m。2.2.3 冰盖自重及分力作用计算
以新疆玛纳斯河引水电站某梯形衬砌渠道为例，该地区属温带大陆性气候，越冬期日均最低气温约为-19℃。混凝土衬砌坡板厚度为0.20 m，强度等级为C20，渠基土为壤土。考虑冰层升温膨胀时，水平方向作用于宽长建筑物上的静冰压力Pi值可参考规范[25]，本算例属中小型渠道，符合宽长建筑物计算要求，故采用式（9）中静冰压力计算方法是偏安全的。渠道尺寸见图3。本文参数取自相关文献和规范，见表1。将该地区越冬期月最大累积负温进行统计，使用冰冻度-日法得出冰盖厚度[17,30]，并验算该渠道是否发生冰-冻破坏。
【参考文献】：
期刊论文
[1]冰盖下梯形及抛物线形输水明渠正常水深显式迭代算法[J]. 韩延成,初萍萍,梁梦媛,唐伟,高学平. 农业工程学报. 2018(14)
[2]考虑冻土与结构相互作用的梯形渠道冻胀破坏弹性地基梁模型[J]. 肖旻,王正中,刘铨鸿,王羿,葛建锐,王兴威. 水利学报. 2017(10)
[3]三板拼接式小型U形混凝土衬砌渠道冻胀破坏力学模型[J]. 唐少容,王红雨. 农业工程学报. 2016(11)
[4]长距离输水水力控制的研究进展与前沿科学问题[J]. 杨开林. 水利学报. 2016(03)
[5]混凝土防渗渠道冬季输水运行中冻胀与抗冻胀力验算[J]. 宋玲,欧阳辉,余书超. 农业工程学报. 2015(18)
[6]土体冻胀敏感性评价[J]. 盛岱超,张升,贺佐跃. 岩石力学与工程学报. 2014(03)
[7]水库护坡静冰压力及断裂韧度测试研究[J]. 刘晓洲,檀永刚,李洪升,白会人. 工程力学. 2013(05)
[8]混凝土预制板衬砌梯形断面渠道的冻胀破坏受力分析[J]. 申向东,张玉佩,王丽萍. 农业工程学报. 2012(16)
[9]静动水冰厚生长消融全过程的辐射冰冻度-日法预测研究[J]. 练继建,赵新. 水利学报. 2011(11)
[10]河冰力学性能试验研究[J]. 于天来,袁正国,黄美兰. 辽宁工程技术大学学报(自然科学版). 2009(06)
硕士论文
[1]北方寒区灌渠衬砌基体土冻胀性能研究[D]. 葛建锐.黑龙江八一农垦大学 2015
本文编号：3615565
【文章来源】：农业工程学报. 2020,36(01)北大核心EICSCD
【文章页数】：9 页
【部分图文】：
冬季冰盖输水渠道冰冻破坏图
式中τ为切向冻结力，MPa;x为衬砌板各点的坐标（坐标见图2e),m;c1、m1为与土质相关的系数，c1=0.3×10-3～0.6×10-3 MPa,m1=0.4×10-3～1.5×10-3 MPa/℃；T为负温值，℃；l1为受冻区坡板长，m。2.2.3 冰盖自重及分力作用计算
以新疆玛纳斯河引水电站某梯形衬砌渠道为例，该地区属温带大陆性气候，越冬期日均最低气温约为-19℃。混凝土衬砌坡板厚度为0.20 m，强度等级为C20，渠基土为壤土。考虑冰层升温膨胀时，水平方向作用于宽长建筑物上的静冰压力Pi值可参考规范[25]，本算例属中小型渠道，符合宽长建筑物计算要求，故采用式（9）中静冰压力计算方法是偏安全的。渠道尺寸见图3。本文参数取自相关文献和规范，见表1。将该地区越冬期月最大累积负温进行统计，使用冰冻度-日法得出冰盖厚度[17,30]，并验算该渠道是否发生冰-冻破坏。
【参考文献】：
期刊论文
[1]冰盖下梯形及抛物线形输水明渠正常水深显式迭代算法[J]. 韩延成,初萍萍,梁梦媛,唐伟,高学平. 农业工程学报. 2018(14)
[2]考虑冻土与结构相互作用的梯形渠道冻胀破坏弹性地基梁模型[J]. 肖旻,王正中,刘铨鸿,王羿,葛建锐,王兴威. 水利学报. 2017(10)
[3]三板拼接式小型U形混凝土衬砌渠道冻胀破坏力学模型[J]. 唐少容,王红雨. 农业工程学报. 2016(11)
[4]长距离输水水力控制的研究进展与前沿科学问题[J]. 杨开林. 水利学报. 2016(03)
[5]混凝土防渗渠道冬季输水运行中冻胀与抗冻胀力验算[J]. 宋玲,欧阳辉,余书超. 农业工程学报. 2015(18)
[6]土体冻胀敏感性评价[J]. 盛岱超,张升,贺佐跃. 岩石力学与工程学报. 2014(03)
[7]水库护坡静冰压力及断裂韧度测试研究[J]. 刘晓洲,檀永刚,李洪升,白会人. 工程力学. 2013(05)
[8]混凝土预制板衬砌梯形断面渠道的冻胀破坏受力分析[J]. 申向东,张玉佩,王丽萍. 农业工程学报. 2012(16)
[9]静动水冰厚生长消融全过程的辐射冰冻度-日法预测研究[J]. 练继建,赵新. 水利学报. 2011(11)
[10]河冰力学性能试验研究[J]. 于天来,袁正国,黄美兰. 辽宁工程技术大学学报(自然科学版). 2009(06)
硕士论文
[1]北方寒区灌渠衬砌基体土冻胀性能研究[D]. 葛建锐.黑龙江八一农垦大学 2015
本文编号：3615565
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/shuiwenshuili/3615565.html
