渡槽前水体温度的有限元计算

在大型渡槽设计中温度问题越来越引起人们的重视,为了计算出温度应力,准确合理地计算出水体温度分布显得格外重要.在渡槽中,流动的水在沿程流动中与空气进行热量交换,同时也与周围的介质进行热量交换.在水未流入渡槽之前,水在渠道中流动,热量交换的媒介为空气和渠道本身,所以热量交换要分别考虑这两种物理特性,才能准确计算出水体温度.通过对双洎河渡槽前渠道夏季和冬季气温分析,得出水温计算的一般方法,为今后渡槽水温计算提供参考.     

寒潮作用下U形渡槽温度应力分析

寒潮在渡槽表面产生较大的温度梯度,导致较大的温度应力,极易引起裂缝的产生,对渡槽的安全运行造成比较大的威胁。分析了渡槽在寒潮作用下温度变化的基本原理,并通过某次寒潮的温度变化分析了渡槽在无保温和有保温条件下温度和温度应力变化情况。计算结果表明：合理选择保温材料可有效减小渡槽表面温度变化及温度应力,对于安全运营具有重要意义。     

渡槽水体的热交换及水温和含冰率的时空变化

渡槽是一种高架空中的输水建筑物,冰期易于形成产冰场,可能导致下游发生冰塞灾害。考虑渡槽外壁与大气的热交换,包括太阳辐射、外壁和大气的长波辐射、地表的长波辐射和反射及对流等因素,提出了渡槽外壁温度及水体与渡槽热交换的计算模型。建立了冰期渡槽水温时空变化的一维数学模型,采用特征线方法得出水温随时间和离开渡槽进口距离的增加呈指数规律变化的重要结论。在此基础上,导出了渡槽含冰率与负水温成正比的理论公式。算例表明,如果忽视水体与渡槽的热交换,则可能导致计算冰情远远偏离实际情况的结果。     

克孜河渡槽运行期温度应力耦合分析

渡槽在运行期由于外界环境变化会引起渡槽内部的温度应力变化.新疆克孜河渡槽位于新疆南部地区,日照时间长且日照充足,渡槽水多为融雪水温度较低这样造成了渡槽内外温度梯度较大,运行期环境变化较大,温度应力问题是其较为重要的问题之一.本文通过三维有限元软件建立克孜河渡槽三维模型,模拟渡槽运行期温度、应力分布规律,最终达到在渡槽运行期间有效防裂的目的,为今后渡槽设计提供设计参考.     

七方渡槽施工期全过程温度与应力有限元仿真分析

针对渡槽温控防裂不利的高温和低温季节,结合湖北省鄂北地区水资源配置工程七方渡槽工程,分别提出了模板外贴保温板和蒸汽大棚保温的温控技术方案,考虑了七方渡槽施工中混凝土各项参数随龄期的变化,基于温度场和应力场有限元计算基本原理,建立了七方渡槽有限元仿真模型,对该渡槽施工期全过程进行了温度和应力分析.计算结果表明:上述措施能...     

克孜河渡槽运行期温度应力耦合分析

渡槽在运行期时水泥水化热已经基本消失,结构处于较稳定温度状态,由于外界气温变化会引起渡槽内部的温度应力变化,同时在日照、环境温度变化和骤然降温时会引起结构内外温差与温度应力变化。为了有效防止渡槽在运行期混凝土槽身开裂,造成不必要的损失,通过三维有限元软件建立克孜河渡槽三维模型,模拟渡槽运行期温度、应力分布规律。结果表明:运行期温度应力较大,通过在渡槽外壁采取保温措施,有效的改善了槽身的应力状态,可为今后渡槽设计提供设计依据。     

田家渡槽水深计算方法浅析

渡槽是渠道设计中常见的穿越建筑物,本文通过田家渡槽水深和渡槽水头损失计算,提出规范计算公式中存在的问题,阐述了渡槽水深的计算方法和过程。     

大型预应力梁式渡槽应力变形监测与仿真分析

沙河渡槽是南水北调中线建设的关键性工程,采用预制吊装的U形梁式渡槽结构形式,体型巨大、受力情况复杂,其施工和运行的安全性对南水北调中线建设具有重要影响。通过渡槽监测方案设计,监测渡槽跨中截面底部纵向钢筋应力及渡槽应变值,考虑渡槽在1 a监测期内温度变化的影响。采用有限元法建立渡槽在施工期和运营期的有限元计算模型,将有限元计算结果与施工期渡槽纵向钢筋应力和渡槽应变的监测结果进行对比分析,验证有限元模型的正确性。利用有限元计算模型分析了渡槽在运营期应力和位移分布规律,给出了渡槽应力和位移的变化云图,研究了渡槽关键截面内表面的应力变化曲线。结果表明,运营期渡槽在纵向和环向预应力作用下内表面基本为压应力,满足抗裂设计要求;渡槽竖向变形很小,满足刚度设计要求;有限元仿真分析结果验证了渡槽结构设计和施工方案的合理性。     

陶岔至鲁山段大型输水矩形渡槽跨度研究

南水北调中线工程陶岔至鲁山段总干渠渡槽建筑物体量大,安全可靠性要求高,为此,对渡槽结构型式和跨度进行过长期研究。简要介绍了渡槽跨度对防洪、工程费用的相互影响关系,不同跨径结构应力计算分析成果,以及两种跨径对施工方案及工程费用的比选结果。综合各种计算分析情况,推荐总干渠渡槽采取矩形简支架梁式渡槽,渡槽跨度以40 m为最优方案。     

渡槽在中部引黄工程中的应用

渡槽是水利工程中常见的渠系建筑物之一,中部引黄工程输水管线上共建有天古崖渡槽和回龙渡槽两座渡槽,介绍了工程输水线路基本特性,阐述了渡槽总体布置原则及水力计算方法,依据水力计算结果对渡槽进行了合理化设计,可为类似工程设计提供依据。     

大型渡槽温控防裂技术及发展趋势

介绍南水北调工程大型渡槽在材料性质、结构设计、施工措施等方面温控防裂的基本经验;针对渡槽薄壁结构的特点,阐述短期温度应力和温湿耦合作用下渡槽的开裂机理;从温度监测、温度场实时仿真和预报、早龄期混凝土开裂风险预报、施工信息平台搭建、限裂设计下渡槽混凝土温控标准制定等方面探讨渡槽温控防裂的发展趋势。     

矩形渡槽运行期人工模拟环境抗裂性能试验研究

针对已建渡槽运行期普遍出现的间接荷载作用下的裂缝问题,在人工气候模拟环境下开展单厢钢筋混凝土矩形渡槽模型试验研究,通过测量瞬态温度变化时空槽、通水两工况下的混凝土温度、应变的变化,分析矩形渡槽模型温度、应变规律及开裂风险区域。结果表明：空槽工况下渡槽的内外表面混凝土为开裂风险区域,通水时外表面及水位上方的内表面混凝土为开裂风险区域;降温前裸露部位应采取保温措施。     

大型矩形渡槽全程动态跟踪分析

采用大型有限元软件ANSYS,以双洎河矩形渡槽为研究对象,对其整体结构在施工期与运营期的应力、位移情况进行了分析,得出了槽身混凝土材料在不同受力阶段的力学行为变化规律,为今后类似渡槽的设计和施工提供了理论依据。     

大型薄壁输水渡槽流固耦合振动台试验研究

地震高烈度区大型高架渡槽的抗震安全是我国西南地区长距离调水工程建设及运行过程中难以回避的重大挑战。渡槽结构与槽内水体动力相互作用是地震响应分析及安全评价的关键问题。目前使用较多的将水体以附加质量方式计入其对结构动力响应影响的方法是基于刚性壁与流体相互作用假定下推导建立的。大型渡槽多为薄壁结构,柔性结构与水体间的动力相互作用与刚性壁假定存在明显的不同。本研究采用几何比尺1/10的大型薄壁渡槽物理模型,通过振动台试验研究渡槽与水体的动力相互作用。通过深入分析稳态白噪声激励和11组双方向地震波激励下渡槽结构的动态响应,确定大型薄壁渡槽中水体对结构自振频率及渡槽两端支座力产生的重要影响,并给出了试验对象渡槽结构槽内水体与渡槽动态相互作用的等价质量定量关系。为实际工程抗震设计准确分析评价渡槽抗震安全提供可靠依据。     

连续刚构结构在特大跨径渡槽建设中的创新与实践

为适应新时期特大跨径渡槽的建设,在消化吸收连续刚构桥建设经验的基础上,采用"桥槽合一"的技术路线,创新性提出了变箱变截面渡槽箱梁作为连续刚构结构的主梁构造。在对结构型式、结构力学与变形性能、施工技术进行充分研究后,连续刚构渡槽在贵州省黔中水利枢纽一期工程总干渠草地坡、徐家湾、河沟头、焦家4座渡槽的建设中得到应用,并于2015年初实现了合龙,监测数据表明结构性能符合设计预期,且成功地进行了相关充水试验。     

大流量预应力渡槽设计和施工技术研究

将现代工程科学最新的并在土木工程其它领域中行之有效的理论、技术、材料、方法应用于大型渡槽设计和施工技术的研究过程之中,同时结合典型工程开展理论分析、模型试验和现场原型试验研究,对当前设计和施工中提出的理论和技术问题给出了科学、经济、合理的解决方法。用课题成果给出的理论和技术体系对现有的大流量预应力渡槽工程进行优化设计和施工,预计可节约投资10%～20%,渡槽单跨经济跨越能力可达30～50m,减震效果可达30%以上,基本上解决渡槽槽身裂缝问题,保证渡槽工程安全运行。     

U形渡槽内水体液面晃动对流作用试验研究

大型U形渡槽多为薄壁结构,柔性结构与水体间的动力相互作用与刚性壁假定存在明显的不同,渡槽类结构刚度对两类等效质量的影响尚需深入研究。本研究采用几何比尺1/10的大型薄壁U形渡槽物理模型,通过振动台试验研究U形渡槽与水体的动力相互作用。通过深入分析稳态白噪声激励下渡槽结构的动态响应及槽内水体液面自由晃动结构响应,确定U形渡槽中水体液面晃动的自振频率及阻尼比,并通过深入分析试验记录的液面晃动波高幅值与渡槽支座力、弯矩幅值,定量给出了试验对象U形渡槽结构槽内水体对流作用的等效质量及作用位置。可为实际U形渡槽工程抗震设计准确分析及安全性评价提供可靠依据。     

影响渡槽横杆受力的因素

渡槽槽顶横杆（拉杆或撑杆）可以改善渡槽横向受力条件。为了充分利用横杆的性能,使其对渡槽应力产生有益的作用,并且在结构安全的条件下尽可能地满足经济性的要求,有必要对横杆受力情况进行研究。论文利用有限元法计算了简支梁式加肋矩形渡槽槽顶横杆的受力,考虑了三种影响因素,即不同的高宽比、不同的水深和不同的横杆间距。得出了渡槽横杆轴力随渡槽高宽比H/B、水深及横杆间距改变时的变化规律,以及横杆轴力对于渡槽槽身应力影响的规律。     

大型渡槽隔震研究

尽管隔震技术已经在实际工程中得到广泛应用,但至今为止,尚无大型渡槽应用隔震技术的实例.本文针对大型渡槽的隔震问题进行研究,探讨大型渡槽的隔震机理、隔震装置和隔震目标,提出隔震渡槽的地震反应分析方法,并结合某实际渡槽工程对各种支承方案下渡槽的地震反应及使用隔震技术后渡槽的减震效果进行具体分析.研究结果表明,应用隔震技术可以显著降低渡槽结构的地震应力反应,提高整体渡槽的抗震性能.     

渡槽结构在罕遇地震作用下的抗震性能分析

通过弹塑性时程分析，对南水北调中线工程中的典型渡槽结构在罕遇地震作用下的抗震性能进行了研究．数值分析中采用了截面纤维模型．对渡槽支承框架结构的抗震性能分析结果表明，该渡槽在罕遇地震作用下，没有明显的薄弱部位，且最大层间位移角在限值以内，具有良好的抗震性能．