箱型鋼筋混凝土倒虹吸非線性有限元分析

1、ZhengzhouUniversityforthedegreeofMasterNonlinearFiniteElementAnalysisonBoxReinforcedConcreteInvertedSiphonByZhichaoHuSupervisor：ProfLeishunZhangHydraulicStructuralEngineeringSchoolofWaterConservancy&EnvironmentMay2010J《^

2、茁星酉羹It≮摘瓔摘要南水北調是緩解中國北方嚴重短缺局面的重大戰(zhàn)略性工程，通過跨流域的水資源合理配置，緩解北方水資源嚴重短缺問題，促進南北方經濟、社會與人口、資源、環(huán)境的協(xié)調發(fā)展。大型倒虹吸工程是南水北調中線工程的重要組成部分。南水北調中線工程中的倒虹吸分為渠道穿過河谷的渠道倒虹吸和河流穿過渠道的河道倒虹吸兩類，其中以渠道倒虹吸居多。流量大、結構尺寸大、荷載大是南水北調中線工程中倒虹吸結構的顯著特點，其能否安全運行直接決定著南水北調中線

3、工程是否能發(fā)揮出它的作用和效益。因此，了解倒虹吸結構在不同工況下的應力狀態(tài)是必要的。特別是在考慮結構材料非線性時，倒虹吸的應力、應變及位移狀況是值得深入研究的課題。本文以大型通用有限元分析軟件ANSYS為平臺，分別對五種工況下的倒虹吸管身和兩種工況下的土體進行了非線性有限元分析。對管身進行分析時，是根據非線性彈性理論，分別選用Solid65單元和Solid45單元建立管身模型和地基土模型。對管身周圍土體分析時，是根據彈塑性理論，選用Pl

4、鋤e42單元建立模型。兩種分析中均采取整體式模型模擬管身中的鋼筋。提取了管身及土體的應力場和位移場。分析結果顯示，管身邊墻和腋角處容易產生較大應力，應考慮對其進行加強處理，縫墻的應力均處于較低狀態(tài)，可考慮減小縫墻的尺寸或配筋率。分析的結果還顯示了管身容易產生裂縫的位置。此外，對土體的分析結果顯示，土體沒有發(fā)生大的變形，管身部位沉陷50mm左右，符合相關技術要求，并且分析結果顯示管身下部土體的地基承載力能夠滿足工程的需要。通過對不同工況的