渠道橡胶混凝土衬砌结构原型试验与数值分析

发布时间：2017-10-04 14:19

  本文关键词：渠道橡胶混凝土衬砌结构原型试验与数值分析

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【摘要】：渠道在农田灌溉中占据着重要的地位,主要承担着向田间输水的重任,为了防止冲刷和减少渗水量,必须对渠道进行衬砌。我国目前使用最多的衬砌材料是混凝土,但普通混凝土衬砌属于薄板结构,在施工和使用过程中极易产生裂缝,极大的降低了水资源的利用率。我国正在进行较多的灌区改造项目,因此提高衬砌的抗裂性具有重要的实际意义。研究发现,在混凝土中直接掺入橡胶颗粒可以显著改善混凝土的变形能力,保证混凝土的密实度、韧性和抗冲击性;而将橡胶颗粒经过改性后掺入混凝土中,能够增强橡胶颗粒与水泥石的粘结作用,提高橡胶混凝土的各项性能,更容易减少衬砌裂缝的发生。本文对橡胶混凝土和改性橡胶混凝土在渠道衬砌上的应用进行了研究,所做的研究工作如下:(1)选取一段渠道进行了橡胶混凝土渠道衬砌的现场原型试验,在试验过程中观测了气温、土压力、衬砌板应变和开裂情况,对不同板长、不同板厚及不同混凝土种类衬砌板的抗裂性进行了分析。(2)利用有限元分析软件ANSYS计算了衬砌板在施工期的温度场和温度应力、湿度场和干缩应力,并将温度应力和干缩应力进行了叠加,分析了衬砌板在施工期的应力和开裂情况。(3)利用有限元分析软件ANSYS计算了不同板长、板厚和不同混凝土衬砌板在加载期不同水位下的应力应变和沉降规律,分析了衬砌板在水压力作用下的开裂情况,并做了抗渗评价。(4)将原型试验和有限元计算结果对比分析,结果表明改性橡胶混凝土及橡胶混凝土的抗裂性要优于普通混凝土,非常适宜在渠道衬砌工程中推广应用。
【关键词】：渠道衬砌 橡胶混凝土 改性橡胶混凝土 原型结构试验 有限元分析 抗裂
【学位授予单位】：郑州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TV672;TV544
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 绪论10-17
• 1.1 研究背景及意义10-11
• 1.1.1 研究背景10-11
• 1.1.2 研究意义11
• 1.2 国内外研究现状11-16
• 1.2.1 橡胶混凝土拌合物性能11-12
• 1.2.2 橡胶混凝土力学性能12-14
• 1.2.3 橡胶混凝土耐久性能14-15
• 1.2.4 橡胶混凝土的工程应用15-16
• 1.3 论文的主要研究内容16-17
• 第2章 橡胶混凝土渠道衬砌原型结构试验研究17-37
• 2.1 衬砌布置方案17-20
• 2.1.1 工程背景17-18
• 2.1.2 衬砌板块设计18-19
• 2.1.3 衬砌板块混凝土配合比19-20
• 2.1.4 衬砌板浇筑20
• 2.2 试验观测方案20-23
• 2.2.1 观测内容20-21
• 2.2.2 观测设备的布置21-23
• 2.3 充水加载试验23
• 2.4 试验结果分析23-35
• 2.4.1 温度23-25
• 2.4.2 衬砌板混凝土应变25-28
• 2.4.3 衬砌板混凝土裂缝28-34
• 2.4.4 地基土压力34-35
• 2.4.5 综合分析35
• 2.5 本章小结35-37
• 第3章 橡胶混凝土渠道衬砌防裂抗渗有限元分析37-83
• 3.1 有限元分析方法和计算模型37-48
• 3.1.1 温度场计算理论37-40
• 3.1.2 湿度场计算理论40-41
• 3.1.3 计算参数的选取41-45
• 3.1.4 计算工况45-46
• 3.1.5 计算模型及单元划分46-48
• 3.2 施工养护期衬砌板的应力计算及开裂分析48-74
• 3.2.1 温度场及温度应力48-62
• 3.2.2 湿度场及干缩应力62-70
• 3.2.3 综合应力及开裂分析70-74
• 3.3 充水加载下衬砌板的应力及开裂分析74-80
• 3.3.1 衬砌板的应力及变位74-79
• 3.3.2 地基的沉降及应力79-80
• 3.4 本章小结80-83
• 第4章 衬砌板计算结果与试验结果的对比分析83-87
• 4.1 应变对比分析83-85
• 4.2 裂缝对比分析85-86
• 4.3 土压力对比分析86
• 4.4 本章小结86-87
• 第5章 结论与建议87-88
• 5.1 本文结论87
• 5.2 建议87-88
• 参考文献88-92
• 个人简历、在学期间发表的学术论文及研究成果92-93
• 致谢93

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本文编号：971128