U型混凝土渠道襯砌板及橫縫凍脹破壞數(shù)值模擬研究.pdf

1、本文針對北方廣大季節(jié)性凍土灌區(qū)的裝配式U型混凝土渠道襯砌受凍脹破壞的問題，立足寧夏銀北灌區(qū)五段混凝土襯砌渠道和寧夏大學(xué)文萃校區(qū)裝配式U型混凝土渠襯砌渠道凍脹觀測試驗(yàn)區(qū)，采用調(diào)查研究、現(xiàn)場觀測和計(jì)算機(jī)數(shù)值模擬方法，對U型混凝土渠道襯砌板及橫縫凍脹破壞數(shù)值模擬進(jìn)行了較為系統(tǒng)的研究，為裝配式U型混凝土渠道防滲抗凍技術(shù)推廣提供了理論依據(jù)。本文主要研究成果如下:
　　(1)通過混凝土襯砌渠道田間凍脹試驗(yàn)觀測分析得出:2015年12月下旬至次

2、年1月下旬為渠基土低溫期與凍脹量高值區(qū)間，溫度最小值與凍脹量峰值往往出現(xiàn)在這一區(qū)間。渠基土溫度與凍脹力、凍脹量關(guān)系密切，隨著溫度的降低，凍脹力、凍脹量均有升高的趨勢。陽坡直線段處、陽坡弧線段處、陰坡直線段處、陽坡弧線段處四處受凍脹影響程度明顯不同，其中陰坡弧段渠基土凍脹量最大。
　　(2)通過銀北灌區(qū)U型混凝土襯砌渠道實(shí)地測量分析，確定了渠道襯砌有限元模型幾何參數(shù):襯砌板的寬度為40cm、傾角為22度、厚度為6cm，橫縫的寬度設(shè)定

3、在3-18cm的取值范圍，混凝土強(qiáng)度為C15-C30。通過裂縫觀測分析得出:凍脹裂縫出現(xiàn)位置一般在弧線段與直線段的交界處，寬度在2mm左右，且橫縫比襯砌板的凍脹破壞情況嚴(yán)重，陰坡襯砌板比陽坡襯砌板的破壞情況嚴(yán)重。
　　(3)通過U型混凝土襯砌渠道凍脹數(shù)值模擬分析得出:橫縫混凝土強(qiáng)度增加，有利于渠道抵抗凍脹，尤其在兩段直線段表現(xiàn)的較為明顯，而在橫縫的兩段弧線段的差異性并不大。通過不同混凝土強(qiáng)度最大凍脹位移減小量的比較，選用強(qiáng)度級別為