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水利工程论文-南水北调中线淇河倒虹工程过水变形仿真分析.doc

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水利工程论文-南水北调中线淇河倒虹工程过水变形仿真分析.doc

水利工程论文-南水北调中线淇河倒虹工程过水变形仿真分析摘要:用二维线性有限元对南水北调中线工程淇河倒虹吸箱型结构进行了仿真分析,使用国际知名软件ANSYS建立了计算模型,模拟了倒虹吸箱型结构在两种工况作用下的变形情况,最大水平位移为2.13cm,,最大垂直位移为13.93cm,最大不均匀垂直位移为5.5cm。为淇河倒虹吸箱型结构设计提供了有价值的参考资料。关键词:南水北调线性有限元ANSYS倒虹吸箱型结构1.引言南水北调中线工程是我国解决华北水资源紧缺的一项重大战略措施,是一项世界上空前浩大的跨流域的特大型的调水工程。总干渠以丹江口水库陶岔渠首至北京团城湖全长1272km。南水北调中线干线河南省段为700多km,交叉建筑物甚多,其中河渠倒虹吸是河渠交叉建筑物中数量最多的一种,从沙河南到漳河南渠段就有河、渠倒虹吸50余座,总长达16000多m。由于倒虹吸设计流量大(630~800项式m3/s),流速小,管身规模较已建成的倒虹吸工程大得多。淇河倒虹管身为采用3孔一联的混凝土箱型结构,分成两联,共6孔,每孔断面积为6m×6m,如图1所示。顺水流方向每节管长为15m,管身混凝土设计标号为C30,弹性模量为E1=3×104MPa,泊松比μ1=0.167,容重为25kN/m3。淇河地基为粘土岩,弹性模量E2=30MPa,泊松比μ2=0.3,浮容重为10kN/m3,饱和容重为20kN/m3,土的内摩擦角为25°(水下亦为25°)。倒虹吸管身修建时采用先开挖,修建完成后回填土,管顶填土高2.6m,开挖边坡距管道外边线为5m,边坡为1:2。2.计算模型考虑到倒虹吸结构本身对称,地基均一,所受荷载也对称,因此计算时,取一联对称结构进行计算,在进行二维线性有限元计算时,取顺水流方向为1m厚的箱形结构进行计算。箱形结构顶板和柱子厚度为0.9m,底板厚度为1m。为考虑地基对结构的影响,地基所取范围右边以对称轴为界,左边横向取54m(约为箱型结构长度的2.5倍),深度取21m(约为箱型结构高的2.7倍)。对所取计算范围内的地基,其右侧为对称轴,只有垂直位移而无侧向位移,故采用水平链杆约束;其左侧视为无垂直位移和水平位移,采用铰结约束,其底部亦采用铰结约束。使用国际知名有限元软件ANSYS[2]建立计算模型,坐标原点位于箱形结构的左下角,X轴正向指向右,Y轴正向指向上。地基表面部分,除倒虹吸箱型

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