水闸温度裂缝分析与基础类型择优研究

论文摘要

水闸是水利工程中一种重要的水工建筑物,无论是平原河道,还是山区水库,都常常需要修建水闸。从水闸的设计、施工到运行还存在一些急需解决的问题。本文主要解决以下几个问题: 1.水闸温度裂缝分析及裂缝控制措施 在水闸结构的闸墩与底板上产生了大量的表面裂缝甚至贯穿性裂缝,这不仅破坏了结构的整体性,影响结构的受力状况与稳定,给结构的运行带来不确定性,而且容易导致内部钢筋锈蚀,降低结构的耐久性,有时还会引起渗漏变形,危及基础的稳定性。本文首先总结了混凝土结构裂缝的成因、特性、分类以及温度的分布情况和影响因素;接着从热传导理论叙述了混凝土结构温度场和温度应力的基本原理,推导了适合水闸结构的温度场和温度应力有限元列式;最后结合工程实例用ANSYS6.1有限元软件计算分析了水闸结构在各种工况下结构的应力,分析了水闸结构产生温度裂缝的原因并提出了防止裂缝产生的措施。 2.水闸基础类型与地基特性的相关关系 在水闸设计中,基础是及其重要而且问题较多的一个结构。首先它对水闸的安全和造价影响很大,另一方面它自身又受地基特性的制约,在理论上也还存在一些尚未解决的问题。本文就水闸基础设计中对水闸基础型式的合理选取这一常见且较难处理的问题进行了研究,首先讨论了对基础内力计算中经常遇到的如何考虑边荷载的问题即边荷载对水闸基础设计内力的影响,然后在此基础上研究了水闸基础类型与地基特性的相关关系即基础类型的择优问题。通过分析讨论,取得的结果可应用于工程实际中,为工程设计提供理论根据。 最后,对全文所做的工作进行了总结,并给出了本文工作的不足之处和需要深入研究的几个方向。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 问题的提出
• 1.2 国内外对水闸温度裂缝分析与底板类型择优研究现状
• 1.2.1 国内外对水闸温度裂缝分析研究现状
• 1.2.2 国内外对水闸底板类型择优研究现状
• 1.3 本论文选题依据和主要工作
• 1.3.1 水闸温度裂缝分析方面
• 1.3.2 水闸基础类型择优方面
• 1.4 研究方法
• 1.5 本论文研究的意义
• 第二章 水闸结构温度裂缝产生的机理
• 2.1 混凝土结构中的温度分布及影响因素
• 2.1.1 外界条件的影响
• 2.1.2 内部条件的影响
• 2.2 混凝土结构中的裂缝
• 2.2.1 裂缝的分类
• 2.2.2 裂缝的特性
• 2.3 混凝土结构温度场和温度应力基本原理
• 2.3.1 概述
• 2.3.2 热传导基本方程
• 2.3.3 温度场中的几个基本概念
• 2.3.4 热传导方程的初始条件与边界条件
• 2.3.5 热力学主要参数
• 2.3.6 热弹性理论的基本方程
• 2.3.7 水闸结构的综合计算温差及影响系数
• 第三章 水闸的温度场和温度应力
• 3.1 水闸温度场分析
• 3.1.1 外界条件的影响
• 3.1.2 内部热源
• 3.1.3 水闸温度场方程的建立
• 3.2 水闸的温度应力分析
• 3.2.1 热传导总矩阵方程
• 3.2.2 单元刚度矩阵
• 3.2.3 单元应变方程和应力方程
• 3.3 有限元计算步骤
• 3.4 ANSYS计算分析步骤
• 第四章 某水闸温度场和温度应力计算举例
• 4.1 工程基本概况
• 4.2 计算模型及计算参数的确定
• 4.2.1 计算模型
• 4.2.2 计算参数
• 4.4 计算工况
• 4.5 计算说明
• 第五章 水闸温度裂缝分析及控制措施
• 5.1 水闸温度裂缝分析
• 5.1.1 闸墩温度裂缝分析
• 5.1.2 闸底板的裂缝
• 5.2 裂缝控制措施
• 第六章 边荷载对水闸基础设计内力的影响
• 6.1 前言
• 6.2 工程概况
• 6.3 地基变形模量的选取
• 6.4 各种不同的基础型式
• 6.5 计算结果分析
• 第七章 水闸基础类型与地基特性的相关关系
• 7.1 前言
• 7.2 计算结果分析
• 第八章 全文总结与展望
• 8.1 全文总结
• 8.2 展望
• 参考文献
• 致谢