水电站浅埋式钢衬钢筋混凝土压力管道优化设计研究

发布时间：2017-07-03 21:07

  本文关键词：水电站浅埋式钢衬钢筋混凝土压力管道优化设计研究

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【摘要】：随着水利水电工程事业的发展,钢衬钢筋混凝土管道成为了许多高HD值的水电站压力管道的常用形式。这种新型的管道结构具有经济安全和施工简便等优点,被采用在国内外很多水电工程中。它被设计于混凝土大坝坝体的下游坝面,因而不会影响混凝土大坝结构的整体性,并且不影响钢管安装与坝体混凝土之间的施工。在本文中,我们描述了钢衬钢筋混凝土管道的发展情况；总结了钢衬钢筋混凝土管的设计研究结果和结构优势；分析了钢衬钢筋混凝土管道的受力特点,主要包括外包混凝土、钢衬管的应力应变分布特点和混凝土开裂趋势。本文着重于钢衬钢筋混凝土管道非线性有限元分析设计的方案讨论。以大型有限元计算软件ABAQUS为依托,以水电站中引水系统管道中的钢衬钢筋混凝土管道来作为例子,进行钢衬钢筋混凝土管道的受力状况的分析。运用混凝土材料的非线性本构关系,利用有限元理论,考虑工程的实际情况,把钢衬钢筋混凝土管道做成三维情况下的有限元模型,计算随着内水压力的增大钢衬钢筋混凝土管道的受力变化情况。将外包混凝土的厚度,钢衬管的厚度以及外包混凝土与钢衬管之间的间隙作为参数,分析钢衬钢筋混凝土管道的受力情况,从而讨论混凝土和钢衬结构的承载力、开裂状况和受力情况与之前列出的各种参数之间的联系,并分析根据之前计算得到的数据,所得到的结论可以在一定程度上指导钢衬钢筋混凝土管道的设计。
【关键词】：水电站压力管道 钢衬钢筋混凝土 非线性有限元分析 材料非线性 ABAQUS
【学位授予单位】：昆明理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TV732.4
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-18
• 1.1 研究背景及意义10-12
• 1.2 钢衬钢筋混凝土压力管道的研究发展12-15
• 1.3 论文的主要内容15-18
• 第二章 钢衬钢筋混凝土压力管道概述18-34
• 2.1 结构特点以及布置形式18-22
• 2.1.1 钢衬钢筋混凝土管道的结构特点18-19
• 2.1.2 钢衬钢筋混凝土管道的布置形式19-20
• 2.1.3 受力特点分析20-22
• 2.2 计算方法概述22-25
• 2.2.1 理论分析方法23-24
• 2.2.2 模型试验方法24-25
• 2.2.3 有限单元方法25
• 2.3 ABAQUS有限元的应用25-33
• 2.3.1 有限元概述25-26
• 2.3.2 有限元的基本概念26-29
• 2.3.3 ABAQUS有限元软件简介29-33
• 2.4 本章小结33-34
• 第三章 钢筋混凝土材料非线性分析简介34-52
• 3.1 混凝土的非线性本构关系34-36
• 3.1.1 非线性弹性模型34
• 3.1.2 塑性模型34-35
• 3.1.3 内时模型35
• 3.1.4 流变学模型35
• 3.1.5 损伤力学模型35-36
• 3.2 混凝土破坏理论概述36-39
• 3.2.1 早期破坏理论36-37
• 3.2.2 近期破坏理论37-38
• 3.2.3 钢筋的数学模型38-39
• 3.3 材料非线性分析的求解方法39
• 3.4 采用ABAQUS模拟混凝土材料的受力性能39-51
• 3.4.1 混凝土损伤塑性模型40
• 3.4.2 材料参数确定过程40-51
• 3.5 本章小结51-52
• 第四章 钢衬钢筋混凝土管道的设计方案研究52-66
• 4.1 钢衬钢筋混凝土压力管道的截面形式52
• 4.2 不同外包混凝土厚度的应力分析52-59
• 4.2.1 计算模型参数53-54
• 4.2.2 内水压力下作用分析54-59
• 4.3 不同钢衬厚度的应力分析59-64
• 4.4 本章小结64-66
• 第五章 钢衬与混凝土之间的间隙对应力分布的影响66-74
• 5.1 概述66-69
• 5.2 不同空隙的应力分析69-73
• 5.3 本章小结73-74
• 第六章 结论与展望74-76
• 6.1 结论74
• 6.2 展望74-76
• 致谢76-78
• 参考文献78-82
• 附录82

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