大量的工程实践证明,温度应力是引起大体积混凝土结构,例如大坝、闸墩、桥梁和道路等出现裂缝和发生事故的主要原因。目前国内外已修建的渡槽结构,基本上无槽不裂,这其中多数裂缝是由温度应力造成的。 南水北调中线工程规划有大批体积巨大的特大型渡槽,其投资占总投资有相当大的比例,因而对这种特大型渡槽的设计必需做深入细致的研究,才能确保工程的可靠性、经济性和设计的合理性。因而对其进行温度应力分析应是一个不可缺少的内容。 本文的主要研究成果包括: (1) 总结了裂缝的分类,产生的原因,温度裂缝的特点,以及裂缝对建筑物的危害,并提出了一些预防、控制和修补的措施。 (2) 详细计算了渡槽受太阳辐射影响的温度边界条件,并反算了渡槽表面与大气的热交换系数。 (3) 本文运用有限单元法基本理论,借助有限元分析软件ANSYS7.0,计算了南水北调中线工程河北段内某特大型渡槽在夏季温升和冬季温降工况下的瞬态温度场和温度应力。 (4) 为了减小温度应力,导师王长德教授提出了空心渡槽这一新型渡槽。为了与原渡槽对比,本文计算了空心渡槽在原工况下的温度场和温度应力。 (5) 本文对比分析了两种不同边墙厚度的空心渡槽对温度应力减小的效果,并从中选出一种更有效的空心渡槽。 计算分析表明,受太阳辐射或大气降温的影响,在渡槽内部会产生比较大的温度拉应力。空心渡槽能在一定程度上减小各个方向上的温度应力,但是,具有不同边墙厚度的空心渡槽对减小渡槽温度应力的作用是不一样的。因此,必须合理的选择空腔两侧边墙的厚度。