装配式抛物线形混凝土渠道最优结构型式研究

发布时间：2020-06-06 22:40

【摘要】：农业水利工程中,渠道是一种主要的输配水建筑物,但在实际的工程应用中,灌溉渠道工程存在着设计标准低、施工质量较难保证和灌溉水利用效率低等一系列问题,建设安全可靠的输配水渠系和设计合理的渠道结构型式,对提高农业灌溉用水的有效利用率和发展我国节水农业等具有十分重要的意义。目前矩形、梯形、U形和弧形坡脚梯形、弧底梯形等渠道断面形式广泛应用于我国大部分地区,抛物线形渠道由于具有断面连续性和水力性能好等优点,近年来在我国渠道衬砌与防渗工程建设中开始推广应用。本文结合前人研究成果,针对小型渠道从产品化、标准化层面上提出了装配式抛物线形混凝土渠道,应用灌溉渠道的断面优化方法和结构分析方法,对装配式抛物线形混凝土渠道进行最优结构分析,为抛物线渠道的进一步推广应用提供技术支撑。主要取得了以下研究成果:(1)通过查阅大量国内外相关文献资料,阐述了确定最优混凝土渠道结构型式的意义,分析了国内外渠道衬砌与防渗技术的发展现状、国内外装配式混凝土渠道的研究及应用情况,总结了渠道断面优化方法和渠道结构分析方法。(2)建立了以计算流量与设计流量之差最小为目标函数的抛物线形渠道断面优化数学模型,将粒子群算法引入到抛物线形渠道断面优化计算,以不冲不淤流速和渠道宽深比为约束条件进行全局搜索,确定了抛物线形渠道断面最优设计的形状参数a和设计水深h。(3)以陕西省石头河灌区五丈源支渠抛物线形混凝土渠道为例,对其二次抛物线形渠道断面进行优化设计。结果表明,得到满足约束条件的最优方程形状参数a为5.06,最优设计水深h为0.3982m。与原设计相比模型计算所得渠道过水面积减少了0.1021%,渠道土方量减少了0.5683%,混凝土衬砌量减少了1.8309%,工程占地也随之减少。(4)提出了装配式抛物线形混凝土渠道,依据抛物线形渠道最优断面形式构造了装配式抛物线形混凝土渠道的结构型式,运用ABAQUS-6.14有限元分析软件对装配式抛物线形混凝土渠道结构的应力场和位移场进行了有限元分析,得到了装配式抛物线形混凝土渠道应力场和位移场的分布规律,对装配式抛物线形混凝土衬砌渠道的设计具有一定的指导意义。
【图文】：

示意图,渠道断面,示意图,湿周

-5)1 + (3-6)求得二次抛物线形渠道过水断面湿周为：+ 1 + (3-7)人公式（3-7），再结合公式（2-3）和（3-5）图 3-1 渠道断面示意图Fig.3-1 Channel cross-section diagram

模型图,抛物线形渠道,装配式,模型图

装配式抛物线形渠道的特征参数装配式抛物线形渠道的概念装配式抛物线形渠槽是参照抛物线形渠道最优设计断面尺寸构造图生成具体体结构模型，依据模型大小实现模具定型，同时通过工厂化和预制化生产的抛道混凝土衬砌构件，，其养护、运输和安装的变形可忽略不计。装配式抛物线形 4-2 所示。
【学位授予单位】：西北农林科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：S277

【参考文献】