大型倒虹吸管结构修复的有限元分析

• 作 者: 寇甲兵
• 机 构: 西安理工大学
• 出 处: 西安理工大学
• 发表日期: 2011年期
• 关键词: 大型倒虹吸管 应力应变 有限元分析 结构修复

倒虹吸管是灌溉渠系中的压力输水建筑物，渠道通过深谷、低洼地段时，采用倒虹吸管可避免高排架和高空作业，施工简单、安全。但对多泥沙河流，当大量泥沙随水流进入倒虹吸管道，使管道底部磨损严重，加速了倒虹吸管的破坏，因此，对已发生磨损的倒虹吸管结构修复，延长倒虹吸管的使用寿命十分必要。　　
本文阐述了倒虹吸管道的发展状况，总结了钢筋混凝土倒虹吸管道设计研究成果和突出的结构优点，分析了钢筋混凝土管道的力学特征和破坏机理。　　
本文主要研究内容如下：　　
(1)根据钢筋混凝土压力管道的设计原则、研究成果，结合结构模型实验成果，建立管道计算模型，使用先进结构计算软件ANSYS对钢筋混凝土倒虹吸管进行有限元分析。　　
(2)对发生不同程度病害的钢筋混凝土倒虹吸管的破坏原因进行分析，确定了建模原理和思路。　　
(3)采用合理的数值模拟方法建立倒虹吸管的有限元模型，研究结构的应力，分析结构在温度和水压力作用下的内力和变形发展过程，计算得出应力、应变分布规律。　　
(4)结合工程实例，对钢筋混凝土倒虹吸管道提出管底粘钢和直接浇筑混凝土两种补强加固的修复方案，并进行ANSYS建模，总结应力分布的一般规律，对比分析两种修复方案对实际工程产生的应力影响，为相关工程的修复提供有价值的参考和合理的建议。通过对方案分析比较，结合本工程的实际，粘钢方案具有一定的优越性，推荐采用粘钢方案加固钢筋混凝土倒虹吸管。