【技术实现步骤摘要】
一种考虑湿热力条件下水利工程结构的应力分析计算方法
[0001]本专利技术涉及水利工程
，特别涉及一种考虑湿热力条件下水利工程结构的应力分析计算方法。
技术介绍
[0002]水利工程结构中包含大量水工建筑物，比如大坝、堰、水渠以及渡槽结构。渡槽是跨山地、河谷、道路等的输水建筑物，被广泛应用于农业灌溉工程和其他输水工程中，在我国的水利工程中发挥着重要的作用。渡槽结构外边面置于复杂的自然环境中，在太阳辐射、日温变化、年温变化、以及寒流等多种因素影响下，渡槽结构的外表面温度随时都在变化，而渡槽内部流动的是水体，渡槽结构的内表面因与流动水体相接触而保持相对稳定。在不断变化的外表面和相对稳定的内表面作用下，渡槽内部各点的温度都在不断变化，渡槽内部逐渐形成不均匀温度分布。
[0003]另外，渡槽结构与水接触面积大，输水过程具有间断性和水位变化等特点，渡槽内部湿度也呈非均匀变化。渡槽结构内部湿热场的不均匀分布，进而引起不同的湿热变形，渡槽的内力和变形发生变化，使渡槽的表面产生拉应力并可能导致裂缝，对渡槽等薄壁结构危害极大。<...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种考虑湿热力条件下水利工程结构的应力分析计算方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一、确定热传导方程和水分扩散方程，建立混凝土湿热耦合传输数学模型；步骤二、考虑自然环境下热传导、相对湿度扩散的边界条件；步骤三、确定湿热变形的混凝土弹性本构方程；步骤四、确定水利工程结构的几何参数以及边界条件，根据步骤一～三的结果进行耦合分析后得到应力应变分布。2.根据权利要求1所述的一种考虑湿热力条件下水利工程结构的应力分析计算方法，其特征在于，所述步骤一中，根据傅里叶定律，热传导方程表示为：热传导方程表示为：其中，(ρC
P
)
eff
为混凝土的有效热容；T为混凝土的温度；为温度梯度；t为时间；Q为热源；k
eff
为混凝土的有效导热系数；L
V
为混凝土的蒸发潜热；δ
p
为混凝土的蒸汽渗透性；φ为混凝土的相对湿度；p
sat
为混凝土的饱和蒸汽压。3.根据权利要求2所述的一种考虑湿热力条件下水利工程结构的应力分析计算方法，其特征在于，所述热传导方程中，有效导热系数k
eff
计算公式为：k
eff
(T，φ)＝k0·
F1(T)
·
F2(φ)其中，k0为混凝土参考导热系数；F1(T)表示温度对有效导热系数影响的函数，F2(φ)表示相对湿度对有效导热系数影响的函数；F1(T)＝1
‑
a(T
‑
T
ref
)a表示的是温度附加系数；T表示的是混凝土温度；T
ref
为混凝土的初始温度；w
c
表示混凝土的内部含水量；b为湿度附加系数；ρ
s
表示混凝土的密度。4.根据权利要求2所述的一种考虑湿热力条件下水利工程结构的应力分析计算方法，其特征在于，所述热传导方程中，混凝土材料的有效热容计算公式为：(ρC
p
)
eff
＝ρ
s
C
p，s
+w
c
C
p，w
其中，(ρC
p
)
eff
为混凝土的有效热熔；w
c
为混凝土的含水量；C
p，s
表示干燥混凝土的恒压热容；C
p，w
表示水的比热容。5.根据权利要求1所述的一种考虑湿热力条件下水利工程结构的应力分析计算方法，其特征在于，所述步骤一中，根据Fick第二定律，混凝土水分扩散方程表示为：混凝土水分扩散方程表示为：混凝土水分扩散方程表示为：其中，φ为混凝土的相对湿度；w
c
为混凝土的含水量；D
w
为混凝土的扩散系数；G为湿源；p
sat
为混凝土的饱和蒸汽压；将混凝土的相对湿度，转化为混凝土的内部含水量：
式中，W
uni
是表示吸附于水化产物表面的单一水分子层的质量；C是热性能参数；Q、P、M表示方程系数。6.根据权利要求5所述的一种考虑湿热力条件下水利工程结构的应力分析计算方法，其特征在于，所述混凝土水分扩散方程中，扩散系数计算公式为：D
w
(φ，T)＝D0·
F3(φ)
·
F4(T)其中，D0为饱和混凝土的湿度扩散系数；F3(φ)表示相对湿度对扩散系数影响的函数；F4(T)表示的是温度对扩散系数影响的函数；φ为混凝土的相对湿度，φ
c
为混凝土的初始相对湿度；n表示湿度非线性扩散方程的回归系...
【专利技术属性】
技术研发人员：吕从聪，徐谋，卢晓春，程波，王宇，陈铝，胡颖，魏俊腾，
申请(专利权)人：三峡大学，
类型：发明
国别省市：
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