南水北調(diào)肖河?xùn)|溝倒虹吸三維有限元分析.pdf

1、南水北調(diào)中線工程是世界水利項(xiàng)目中最偉大的工程之一，把水資源從相對(duì)比較豐富的長(zhǎng)江流域通過輸水明渠調(diào)集到水資源日趨貧瘠的京、津、冀地區(qū)，可以有效改善北方地區(qū)的水資源配置和生態(tài)環(huán)境?？偢汕c河道相交時(shí)往往采用修建倒虹吸工程進(jìn)行處理，而河道排水倒虹吸又是倒虹吸工程中數(shù)量最多、分布最廣的一種結(jié)構(gòu)?，F(xiàn)在對(duì)這種建筑物的研究主要還停留在管身斷面的優(yōu)化設(shè)計(jì)和進(jìn)出口的優(yōu)化布置階段，對(duì)于管身結(jié)構(gòu)在不同工況下的應(yīng)力狀態(tài)以及管身四周回填土的應(yīng)力、應(yīng)變及沉降量的研

2、究還很少，本人為了更好的了解和研究河道倒虹吸這種南水北調(diào)工程中特有的建筑物，故提出了河道倒虹吸管身及其周圍回填土三維有限元分析的課題。
　　國(guó)內(nèi)外研究學(xué)者對(duì)倒虹吸這種地下建筑物進(jìn)行分析研究，大多采用數(shù)值模擬方法進(jìn)行模擬，同時(shí)證明了數(shù)值模擬研究的準(zhǔn)確性和合理性。本文以南水北調(diào)中線工程寶豐至郟縣段肖河?xùn)|溝河道倒虹吸工程為背景，分別選取了水平管身段和最大埋深管身段兩個(gè)最不利部位，運(yùn)用大型通用型軟件ANSYS，建立了管身與周圍回填土的三維

3、模型，進(jìn)行了非線性有限元數(shù)值模擬研究，并獲得了較為合理的成果。
　　首先系統(tǒng)、詳細(xì)的闡述了非線性彈塑性的基本理論和混凝土、鋼筋、土體三種材料的主要本構(gòu)模型和屈服準(zhǔn)則，以及鋼筋混凝土材料進(jìn)行有限元分析時(shí)鋼筋的處理方式。然后分別計(jì)算了水平管身段在六種工況下和最大埋深管身段在三種工況下，管身結(jié)構(gòu)的應(yīng)力狀態(tài)和管身周圍土體的位移和應(yīng)力狀態(tài)。最后，分析了管身在最不利工況下容易出現(xiàn)裂縫的位置，以及管身基底換填的15％水泥土和底層泥質(zhì)砂巖的承載力