深水水库隔水帷幕受力特性研究

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1、深水水库隔水帷幕受力特性研究ResearchontheMechanicalBehaviorofTemperatureControlCurtaininDeepReservoir工程领域：水利工程作者姓名：周小日指导教师：王海军副教授企业导师：徐宝高工天津大学建筑工程学院二〇一七年十二月独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得天津大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作

2、的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名：签字日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解天津大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权天津大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：导师签名：签字日期：年月日签字日期：年月日摘要随着国内兴起大型水库的建设浪潮，水力发电不仅为社会创造出巨

3、大的经济价值，也充分满足了社会需求。但同时大量的水利工程使原有河道以及下游河道的环境因素随之改变。修建水库易发生水温分层，而其中水温分层会直接导致库区内的水质分层和生态分层。从而导致一系列的生态环境恶化和社会问题。本文针对改善下泄水温的挡水帷幕结构开展系统深入研究。主要内容和成果如下：（1）深水水库隔水帷幕结构调研研究。针对市场上常用各种类的绳索，如尼龙、大力马、涤纶、丙纶等，做了市场调研并进行一个初期筛选分析，分别就不同绳索张拉强度、延展性、密度等物理参数进行综合分析比较，从而选定合适隔水帷幕筋骨材料。同样对另一种主

4、要材料幕布进行特性分析，幕布常用高强材料PP系列高韧聚丙烯有纺土工布和PET系列高韧聚酯加筋土工布初期分析对比。（2）隔水帷幕结构材料力学试验研究。对深水水库隔水帷幕的主要材料绳索和幕布进行拉伸试验。试验的绳索和幕布分别采用高强度聚乙烯纤维材料迪尼玛绳和高韧聚丙烯有纺土工布。试验分别对不同直径的迪尼玛绳和考虑土工布种类、拉伸方式等因素的有纺土工布进行拉伸直至拉断的全过程试验，确定了各工况下材料的弹性模量、最大破断力等力学参数，得到了材料的应力应变关系曲线。不仅为隔水帷幕施工选材提供了参考依据，也为后章节的三维数值建模提

5、供了数据支持。（3）隔水帷幕结构流固耦合三维数值模拟研究。基于三维数值模拟软件Ansys建立了以空间铰接2节点杆离散单元LINKl0索和平面应力单元SHELL181膜体的隔水帷幕索膜结构，假定索膜之间没有相对滑动。采用小弹性模量法进行隔水帷幕初始找形。随后利用Ansys的综合工作平台workbench，根据大型水库实测水流数据在CFX中建立流体域模型并设定流体域的相关参数，进行流固耦合计算分析。采用三维数值模拟分析了隔水帷幕结构主要材料特性和水库水流特性对结构的受力影响。论文研究成果为改善水温的隔水帷幕的设计、施工和运

6、行维护提供了技术保障，推动了水温治理隔水帷幕的推广和应用。关键词：隔水帷幕，拉伸试验，三维数值模拟，找形分析，流固耦合。AbstractWiththerisingtideoflargereservoirconstructionathome,hydroelectricpowergenerationcreatesenormouseconomicandsocialbenefitswhileitchangestheenvironmentalfactorsofexistingriveranddownstreamriverreac

7、hes.Deepreservoirscanbringwatertemperaturestratificationwhichmayfurtherleadtowaterqualityandecologicalenvironmentstratification,andeventualecologicalenvironmentaldeteriorationandsocialcontradiction.Thispapermadethoroughlyresearchonthetemperaturecontrolcurtainwhi

8、chcanimprovewatertemperature.Themaincontentsandresultsareasfollows:(1)Researchonthematerialusedintemperaturecontrolcurtainindeepreservoir.Onthebasisofmarketresearchan