溫降作用下大型箱型倒虹吸橫向溫度應(yīng)力計算方法研究.pdf

1、我國水資源分布的總體趨勢是南多北少，為緩解這一問題，提升國民經(jīng)濟發(fā)展動力，國家實施南水北調(diào)工程。南水北調(diào)中線工程于2014年通水，有效緩解華北地區(qū)水資源短缺的現(xiàn)狀。倒虹吸作為交叉建筑物，在南水北調(diào)中使用較多，為滿足輸水量的需要，大截面多箱室預(yù)應(yīng)力混凝土倒虹吸結(jié)構(gòu)由此誕生，對于埋入式混凝土倒虹吸結(jié)構(gòu)，溫度應(yīng)力不被重視，而對其在施工時的溫度應(yīng)力關(guān)注較多，近來已有文獻(xiàn)指出溫度荷載對埋入式混凝土倒虹吸結(jié)構(gòu)的影響，為此筆者認(rèn)為有必要關(guān)注其溫度應(yīng)力

2、問題。
　　筆者先從簡單的單箱室倒虹吸開始，查閱相關(guān)文獻(xiàn)，在假定倒虹吸板為半無限厚板，氣溫變化為諧波變化的條件下，得到混凝土倒虹吸溫度場的解析解答，取溫差為工程控制荷載，由溫度場的解析解答簡化所得到的溫差分布函數(shù)，和混凝土鐵路橋梁規(guī)范中的溫差分布函數(shù)具有相同的函數(shù)類型，這說明了混凝土結(jié)構(gòu)熱傳導(dǎo)的共性問題，因此筆者將橋梁上面的溫差分布函數(shù)引用到倒虹吸上。由已知的溫差分布函數(shù)，計算倒虹吸溫度應(yīng)力，混凝土倒虹吸溫度應(yīng)力分為板厚范圍內(nèi)的自

3、約束應(yīng)力和結(jié)構(gòu)本身的框架約束應(yīng)力，其總應(yīng)力是這兩部分應(yīng)力之和。自約束應(yīng)力計算公式推導(dǎo)和框架約束應(yīng)力推導(dǎo)可詳見文章相關(guān)章節(jié)，這里不再累述。
　　有了單箱室倒虹吸的溫度應(yīng)力計算公式，筆者依次對雙箱室、三箱室倒虹吸溫度應(yīng)力計算公式進(jìn)行了推導(dǎo)。在計算多箱室倒虹吸框架約束應(yīng)力時，結(jié)構(gòu)超靜定次數(shù)較高，筆者根據(jù)結(jié)構(gòu)力學(xué)計算得出，多箱室倒虹吸溫度應(yīng)力的計算可以簡化成單個箱室的溫度應(yīng)力計算，這一結(jié)論大大簡化了多箱室倒虹吸溫度應(yīng)力計算，提高了計算公式

4、的實用性。筆者對雙箱室、三箱室倒虹吸，分別進(jìn)行了實例計算，并用ANSYS模擬，通過計算結(jié)果和有限元結(jié)果對比發(fā)現(xiàn)，不管是雙箱室倒虹吸還是三箱室倒虹吸，其計算結(jié)果均能夠和有限元結(jié)果吻合，可以推廣使用；實例計算還發(fā)現(xiàn)，多箱室預(yù)應(yīng)力混凝土倒虹吸結(jié)構(gòu)在施工完成之后，在冬季降溫期將產(chǎn)生頗大的溫度應(yīng)力，威脅結(jié)構(gòu)安全，應(yīng)當(dāng)在運營過程中加強結(jié)構(gòu)安全的監(jiān)管。
　　文章最后采用公路橋梁上的折線溫差分布函數(shù)，推導(dǎo)了折線溫差分布下多箱室混凝土倒虹吸結(jié)構(gòu)的溫