水管冷却对渡槽温度应力的影响研究

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为分析水管冷却对于大型渡槽槽身结构温度场与温度应力的影响规律,本文运用大型有限元软件,计算了滏阳河渡槽的温度场和温度应力,得到了水管冷却对于大型渡槽温度应力的影响规律。   首先,综述了国内外关于渡槽温控措施方面的研究成果,对于温度场和温度应力分析的基本理论和方法进行了介绍。简要介绍了滏阳河渡槽工程,建立了滏阳河渡槽结构分析计算的有限元分析模型。   其次,对于滏阳河渡槽进行了温度场分析和温度应力分析。考虑了不设置冷却水管和设置冷却水管两种情况,以及不同的开始施工月份(5月份和6月份)。得出了温度场和温度应力结果:在不设置冷却水管的情况下,滏阳河渡槽主梁部位的混凝土温度在第2.5天时达到最高,表面与内部的温差高达25℃,表面拉应力达到2.0MPa,已经超过了允许抗拉强度;在设置冷却水管的情况下,主梁在第2.5天左右达到温度峰值,内外温差仅为4.8℃,渡槽主梁早期的温度应力峰值为1.0MPa,与不设置冷却水管时的应力相比大幅降低。   计算结果表明,在混凝土中预埋冷却水管可以有效的降低早期混凝土的内外温差,降低温度应力。对预防混凝土产生裂缝非常有效。   水管冷却对寒潮侵袭时的混凝土防御效果不是非常明显。对滏阳河渡槽结构这种高性能混凝土而言,可根据工程实际情况,适时改变冷却过程中冷却水的温度、流向和流量,控制混凝土的早期温升,提高水管的冷却效果,从而获得最佳防裂效果。   本文运用了基于水化度理论的混凝土温度和应力的仿真计算理论与方法,计算中采用了高精度的离散水管模拟方法。基于这样的先进理论、计算方法和工作技术路线,可以对渡槽结构中的温度和应力进行高精度的仿真计算分析,从而在施工前就能够基本上弄清混凝土开裂的具体机理和主要影响因素,准确地判断结构可能会出现的裂缝及其发展规律。
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