梯形渠道横断面设计方法改进

目前梯形渠道横断面设计主要采用试算法和图解方法，计算效率不高。对现有试算方法进行了改进，便于利用计算机进行试算，另外给出了设计水深计算的迭代方法。最后给出了基于试算法和迭代法的FORTRAN程序，设计结果表明，上述方法简单有效。     

梯形渠道横断面设计简捷算法

推导出用普通计算器计算梯形渠道断面水深和底宽的简捷算法，介绍了计算步骤和条例。     

梯形渠道水力计算的简化

渠道工程是水利建设的重要项目之一,在规划设计中,梯形渠道水力计算是人们经常接触的工作。由于明渠流公式包括流量、水深、底宽、边坡、糙率、底坡等6个因素,求解较繁,通常需要进行试算。有时为了求得渠道经济断面,要作多方案比较,计算工作相当繁重。因此,改进计算方法是水利工作者的共同愿望。改进方法是将公式作某些转换,将6个因素归结为几个参数,然后编制这些参数的辅助数表,供查用,使计算量减少。还可绘制曲线图解,而图解法操作虽简便,但精度较低,实际运用时只能提供初步数据。故通过公式计算辅以数表,精度高,使用方便。 本文简化方法是选定宽深比（β=b/h）和边坡系数（m）为引数,编制了“断面形状参数P值表”,使渠道水力计算简化,免除试算。特别是在多方案比较中,利用本文的数表,列表计算更能节省大量时间和精力。     

梯形截面扩散段设计的改进

本文介绍梯形截面扩散段的一种新的设计方法。它是印度学者Ｐ．Ｋ．Ｓｗａｍｅｅ和Ｂ．Ｃ．Ｂａｓａｋ提出的。该方法的依据是已知的水力学理论公式和经验公式，利用最优控制理论完成了大量的方案计算，最后给出了扩散段低宽变化与边坡变化的两个函数表达式，应用十分方便。     

梯形渠道水力计算的表解法

利用计算机进行迭代计算，得到了梯形渠道深宽比与宽深比的求解表。应用该表在已知宽的情况下查算水深或是在已知水深的情况下查算底宽，其求解速度快，精度高，远远低于试算的允许误差，且误差分布是随机的，使用非常方便。     

明渠均匀流梯形渠道简便设计方法

明渠均匀流梯形渠道传统的计算方法要通过大量循环往复的试算，工作量很大。文章介绍了一种简便的设计方法，而且能满足误差范围之内。     

弧形底梯形渠道受力特征及设计方法研究

弧形底梯形渠道断面与梯形断面相比,不仅水流条件好,便于输沙,而且结构受力条件好,冻胀力分布均匀,抗冻胀性能好,结构复位能力强,工程耐久性强,是旱寒灌区渠道混凝土衬砌抗冻胀首选断面形式之一。针对弧形底梯形渠道断面设计无明确计算方法。科学合理性差的缺点,将弧形底的圆心设在渠顶宽中心点处,使所有弧形底梯形渠道各水力要素统一为边坡系数的函数,从而简化弧形底梯形渠道的设计过程,并保证输水能力与梯形渠道基本相同。     

梯形断面渠道水跃共轭水深的计算方法

水跃共轭水深的计算是水力消能计算中经常遇到的计算问题 ,作者根据梯形明渠共轭水深的水跃方程 ,经过数学变换 ,应用迭代理论——牛顿迭代法提出快速收敛的共轭水深的计算方法 ,使用方便准确     

梯形渠道简易滑模施工方法

齐家坪水电站Ⅰ型动力渠道设计断面为梯形,衬砌形式为现浇混凝土,边坡及底板均为C20混凝土,设计厚度0.3～0.2 m,每6 m设一伸缩缝。根据现场条件采用表面活动模板,插入式振捣器振捣,人工原浆收面的有模浇筑法,即滑模的施工方法。     

再论梯形明渠临界水深计算方法

梯形明渠临界水深的近似计算方法已有很多种,利用牛顿法直接求解临界水深的精确解,此方法过程简单,计算精度高, 收敛速度快。     

弧底梯形复合衬砌渠道冻胀破坏力学模型及其求解

针对弧底梯形断面渠道,考虑复合土工膜和渠基土壤的摩擦力,通过分析复合衬砌渠道的冻胀破坏机理,指出弧底梯形复合衬砌渠道坡板可简化为在冻胀力、冻结力、摩擦力共同作用下的悬臂梁,整个衬砌体属于压弯组合变形结构。通过适当的假设和简化,建立了弧底梯形复合衬砌渠道冻胀破坏力学模型,分别求出渠道坡板和弧形底板内力表达式,并对衬砌板的厚度进行验算。对比混凝土渠道,加入复合土工膜后,衬砌体产生允许范围内的冻胀位移量,使渠基土壤对衬砌体的有效冻胀力和有效冻结力减小,改善了衬砌体本身的受力状态,起到防冻胀破坏的作用,揭示了复合衬砌渠道防冻胀破坏的机理;对比梯形渠道,认为弧底梯形渠道坡板与底板整体结构性更强,反拱作用明显,更有利于渠道的防冻胀破坏。     

季节冻土区梯形混凝土衬砌渠道冻胀预测研究

依据热传导和质量迁移理论,建立渠基冻土温度场、水分场和应力场耦合数学模型,分析了影响季节冻土区渠基土体冻结的核心因素温度和水分运移量,提出以冻结期渠基土体温度和水分迁移量为变量,建立渠基土体冻深和冻胀量预测模型。借助于季节性冻融条件下梯形混凝土衬砌渠道原型观测成果,观测了冻结期渠基以下5 cm处土体温度以及水分迁移量,研究了季节冻融渠基温度和水分运移及其诱发的冻深发展和冻胀变形的变化。经检验,预测曲线与实测曲线基本一致,且满足误差要求,用冻结期土体温度和水分迁移量来预测冻深、冻胀的方法准确可行。     

梯形断面消力池扩散型消能计算

针对目前NB/T 35023—2014《水闸设计规范》只涉及矩形断面消力池,未涉及梯形断面消力池消能计算的问题,基于水力学基本理论和数值分析理论对梯形断面消力池消能计算进行研究,推导了梯形断面收缩水深的解析计算式以及梯形断面消力池扩散型消能跃后共轭水深基本方程,并利用高次方程求解理论分别给出棱柱体梯形断面跃后共轭水深的解析计算式和扩散型消能跃后共轭水深的简易迭代求解公式,并根据消能计算方程,给出梯形断面消力池扩散型消力池池深、池长的计算式。工程实例计算结果表明,所提出计算式精度可靠。     

再论梯形明渠临界水深计算法

梯形明渠临界水深计算方法已有近３０种，本文在分析总结前人研究的基础上，提出两套实用简捷计算法，以满足生产实践之需要．     

接触面法-切向应力非线性分布的梯形渠道冻胀力学模型

针对开放系统下的寒区梯形渠道,考虑衬砌各点地下水补给条件的横向差异提出非线性分布法向冻胀力的计算方法,通过引入冻土与衬砌接触界面切向相互作用的Winkler假设导出非线性分布切向冻结力的计算方法,进而构建接触面法-切向应力非线性分布的梯形渠道冻胀力学模型。以塔里木灌区某梯形渠道为例,分析了不同地下水埋深w对各截面弯矩的影响规律。结果表明：地下水埋深越浅,则衬砌板截面弯矩分布的不均匀性越强,最大弯矩的量值迅速呈非线性增大,坡板危险截面位置约在距坡脚30%~42%坡板长处,底板危险截面在渠底中部附近,与调查结果相符。同时分析了顶盖板约束下不同接触面切向刚度(k_p)对各截面切向位移及切向冻结力分布的影响规律。结果表明：切向位移及切向冻结力均自坡顶向坡脚处逐渐增大,在坡顶处为零,在坡脚处达到最大值。k_p较小时,截面切向位移及切向冻结力趋于线性分布;随着k_p的增大,两者逐渐偏离线性分布,且k_p越大两者非线性分布越明显。研究结果可为寒区梯形衬砌渠道抗冻设计提供参考。     

寒区弧底梯形衬砌渠道冻胀破坏的尺寸效应研究

为探明地下水埋深、冻深及渠深对冻土地基上弧底梯形衬砌渠道冻胀破坏的影响规律,依据毛细理论将渠道冻胀分为封闭系统、半开放系统和开放系统;基于冻土水热力三场耦合理论,利用多场耦合软件COMSOL Multiphysics模拟研究了30组不同尺寸衬砌渠道的冻胀位移场和应力场。结果表明:规范建议的衬砌厚度内,渠道规模越大越窄深、冻深越大、地下水埋深越浅,则衬砌渠道冻胀破坏越严重。封闭系统,中小型衬砌渠道为渠底中心下表面拉裂,大型渠道为渠底中心下表面和距渠顶2/3坡长处上表面拉裂;半开放系统,中小型渠道为渠底中心上表面拉裂,大型渠道为渠底中心上表面和坡脚下表面拉裂;开放系统,小型渠道为渠底中心上表面拉裂,中型渠道为坡脚上表面拉裂,大型渠道为渠底中心下表面和距渠顶2/3坡长处上表面拉裂。该研究揭示了渠道衬砌冻胀破坏的尺寸效应,对弧底梯形衬砌渠道抗冻胀设计及衬砌结构合理设缝具有指导意义和定量化参考。     

衬砌渠道断面优化设计软件开发与应用

采用C#编程语言开发了基于价值工程理论的衬砌渠道断面优化设计软件。该软件针对我国北方干旱地区灌区的中小型渠道,结合灌区常用的渠道实用经济断面型式进行优化设计,并基于价值工程理论对不同设计方案的成本和效益进行评估以确定最优设计方案,为新建、改建、扩建灌区渠道的优化设计和标准化设计提供技术支持。该软件界面设计友好,可操作性强,具有良好的实用和推广价值。     

梯形断面抗滑桩桩间距计算方法研究

针对滑坡治理新方法——梯形断面抗滑桩,分析了梯形断面抗滑桩土拱效应的形成机理,建立了梯形断面抗滑桩桩间距计算模型。将该类桩的土拱效应视为两个独立的土拱作用,利用土体极限强度、拱脚强度以及桩间静力平衡推导了相应的桩间距计算公式。实例分析表明,梯形断面抗滑桩桩间净距比其他矩形桩桩间净距大,说明梯形抗滑桩斜边的存在使土拱效应整体效果得到加强,梯形抗滑桩相较于其他形式的抗滑桩具有更好的抗滑效果。     

梯形渠道边坡系数优选模型研究与应用

打破传统经验选取边坡系数的局限性,更好地优化梯形灌溉渠道断面设计,降低渠道建造或改造工程投资,在分析渠道水力最佳断面、侧墙稳定性以及土石方开挖费用的基础上,设计出能够使工程费用最小的梯形渠道边坡系数优选模型并在工程设计中加以应用,使渠道工程设计更加合理、经济.