水闸改造工程有限元计算方法研究

以江苏省宜陵北闸改造工程为例,分别采用"一次加载计算方法"和"模拟施工过程的加载计算方法"对其进行三维有限元计算,研究了两种加载计算方法在水闸改造工程结构应力计算中的差异。研究表明,在有限单元法对水闸改造工程结构应力的计算中采用"模拟施工过程的加载计算方法"能更真实地模拟初始位移的情况。计算不仅应考虑水闸原有位移沉降对结构的影响,而且需考虑拆除部分结构与新增部分结构的施工过程对水闸剩余结构的影响。     

多级堆排尾矿沉积固结特性实验研究

基于多级堆排尾矿浆体沉积柱一维沉积固结实验,近似模拟一级尾矿子坝内堆排尾矿的沉积固结过程,针对不同排水控制条件下实验尾矿的沉积固结结果进行比较分析,探讨多级堆排尾矿的沉积固结规律。结果表明:尾矿浆体的沉积固结过程明显分为沉积和固结二个阶段;超静孔隙水压力前期消散迅速,后期消散缓慢;排水实验每日平均渗透系数前期逐日下降,后期小幅上升;不同排水控制条件下,固结完成尾矿的干密度及相对密实度均随深度的增加而增大,二者在排水实验各深度处均大于不排水实验。     

大气影响带对膨胀土边坡稳定的影响及对策

以南水北调中线南阳某段膨胀土渠坡工程为依托,针对大气影响带深度对膨胀土边坡的影响及应对措施,采用GTS-NX岩土有限元数值计算软件建立有限元模型并进行边坡抗滑稳定分析。结果表明,当大气影响急剧层深度大于1.0 m后,边坡安全系数明显下降,当深度到达2.0 m,边坡接近极限平衡状态,水泥改性土换填厚度宜取2.0 m。     

复杂地质条件下高拱坝地基加固效果分析

结合某高拱坝,根据其天然地基下非线性有限元分析结果,总结了地基中主要软弱结构面对岩体变形和受力的影响,由此提出了具体的加固措施。建立了加固后的三维有限元模型,考虑结构面的接触非线性特性和材料弹塑性进行了有限元计算,对比了加固前后的应力和位移结果,合理评价了工程处理的效果。计算结果表明,地基经过处理后,岩体和结构面的应力和变形特性得到一定程度的改善,地基岩体的变形稳定性也有所提高。     

加筋土挡墙优化设计及破坏形式试验研究

加筋土挡墙是一种新型的挡墙形式,与传统的混凝土挡墙相比,具有成本低、环保、抗震性能好等优点。运用库仑土压力定理分析水平加筋土强度与稳定,对某加筋土挡墙进行设计。为验证上述优化设计方法的正确性,并探究不同情况下挡墙的破坏形式,共进行3次模型试验。通过模型试验对比分析2种不同工况下加筋土挡墙破坏形式,筋材较少时,加筋土挡墙发生位移破坏;筋材较细时,加筋土挡墙发生倾覆破坏。提出加筋土挡墙筋材合理分布形式与筋材宽度,通过上部筋材反包形式使筋材抗拉强度得到更充分的发挥。     

养护环境对混凝土限制收缩开裂影响研究

在高海拔极端环境下,混凝土浇筑和养护过程中易出现裂缝,影响结构的工程质量和安全运行。通过圆环法混凝土限制收缩开裂试验,研究了不同温度（-5、10、25、40 ℃）、湿度（50%、65%、80%）对混凝土早龄期受限收缩开裂的影响,揭示了早龄期混凝土开裂的机理。结果表明：早龄期混凝土的抗压强度和弹性模量随养护温度和湿度的提高而增大,抗压强度随龄期的增长比弹性模量随龄期的增长更加明显;养护温度的降低或养护湿度的增大会减轻混凝土的干燥收缩以及自收缩作用,从而减小混凝土的内部应力,提高其抗开裂能力;提出了混凝土早龄期限制收缩开裂的预测模型,可准确预测混凝土早龄期限制收缩开裂时间。研究成果为混凝土开裂控制技术提供了基础数据支撑。     

基于正交试验法的河岸带水热耦合模型敏感参数识别

为了研究河岸带水热耦合模型参数对温度及侧向潜流交换速率有限元计算结果的影响,基于正交试验法,对影响河岸带温度T和侧向潜流交换速率|v_x|的水热耦合模型进行敏感参数识别。结果表明：孔隙率n对河岸带水热耦合模型温度输出结果的影响最大;对于侧向潜流交换速率,水力传导率k_s的影响最大,而其他参数的影响均较小。因此,在进行河岸带水热耦合模型参数反演或校正时,应将模型中的孔隙率和水力传导率作为重点参数,而敏感程度低的参数可通过工程类比的方法进行确定,这样既可以保证计算精度,又可以提高计算效率。     

基于两阶段人工鱼群算法的U型渠道断面优化设计

渠道断面优化是控制农田水利工程成本的重要因素,已有的渠道断面优化研究以梯形渠道为主,对U型渠道研究较少。以优化U型渠道深度、圆弧半径和直线段外倾角为目标,建立以U型渠道过水断面面积最小为目标函数、满足设计流量要求的数学优化模型。根据U型渠道水力计算的复杂性,利用引入协调行为的两阶段人工鱼群算法,对渠道断面设计进行优化。优化结果满足边坡稳定等约束条件。将模型应用于连云港市赣榆区黑林镇土地整理项目,10条斗渠过水断面面积均减小,优化后占地面积共减少28.603 m~2,占原占地面积的5.0%。     

基于Hypermesh的水工结构建模及应用

介绍了Hypermesh软件与CAD软件联合仿真的步骤,重点阐述了该建模方法中对网格的形状、疏密和衔接进行控制的原则。以不均匀地基上结构复杂的某水闸为例,系统地介绍选取特征断面构造模型几何轮廓、综合考虑多个断面划分二维网格和借助土层分界面建立地基的建模方法。经检验,该水闸模型质量满足仿真要求,计算结果符合水闸受力特征,最大拉应力为3.077 MPa(顺河向),出现在闸门过水1工况下水闸边墩支座上。Hypermesh结合CAD平面图建模的方法能够实现复杂水工结构仿真,对水工结构的安全评估具有一定参考价值。     

某水电站混合坝接头坝顶开裂成因分析

针对混合坝接头处存在软硬材料的接触界面并易产生坝顶裂缝的问题,以某水电站混合坝工程为例,针对其在初次蓄水后心墙堆石坝接头部位坝顶出现多处裂缝的现象,通过考虑坝料的湿化与流变特性,采用有限元耦合变形倾度法对右岸心墙堆石坝及接头坝段开展了三维数值仿真分析。结果表明:(1)蓄水引起的上游堆石湿化变形是导致接头坝顶开裂的主要原因;(2)接头部位的坝料受下部混凝土接头斜坡的支撑约束,沉降位移明显小于上游堆石,导致变形不协调,引起土体开裂;(3)坝顶沉降梯度较大是坝顶出现裂缝的主要原因,其中沿坝体顺河向的坝顶沉降梯度引起的裂缝与坝轴线平行,沿坝顶顺河沉降梯度引起的裂缝与坝轴线垂直。对比实际坝顶开裂部位,初步判断当坝顶不均匀沉降梯度0.6%时,产生开裂的概率较高。研究所得成果可为混合坝的设计施工提供参考。