太平哨水电站溢流坝闸墩裂缝成因数值分析

应用三维有限元方法对太平哨水电站溢流坝闸墩竖向开裂的原因进行数值分析,计算中主要考虑了温度作用、静水压力、自重及冰压力的影响。通过对裂缝实际发生位置的应力变化规律进行分析,发现大坝在正常挡水情况下,冰压力对闸墩应力的影响很小,不足以使闸墩混凝土开裂;冬季温降荷载对闸墩应力影响很大,很多典型位置拉应力已经超过混凝土抗拉极限值,从而认为温度荷载是闸墩出现裂缝的主要因素。     

中线分缝闸墩及胸墙空间有限元应力分析

文章对设置中缝且止水的钢筋混凝土闸墩及胸墙作了空间有限元应力分析，给出了其应力分布特点和闸墩各部位的应力控制工况，并对改进此类闸墩及胸墙的设计提出了具体意见。     

水工钢闸门防冰措施探析

北方寒冷地区的水库冬季冰盖层形成以后,在钢闸门上产生不同形式的冰压力作用,致使闸门发生不均匀挠曲变形或自动上抬开启,严重影响了闸门的安全和可靠运行。在几种常用闸前防冰措施基础上,提出使用热管技术进行热量交换,可以防止闸前水面冰盖层的形成,避免冰压力对钢闸门的影响,保证闸门安全可靠运行。     

基于模型试验的水电站闸墩结构有限元分析

重力坝坝身泄水孔闸墩三维有限元模拟的难点在于准确量化高速水流对闸墩结构作用荷载的大小，文中针对某水电站中孔异形闸墩结构，开展了单体水工模型试验，获得不同泄水工况下闸墩水面线以及时均压力的分布成果；在对试验成果进行分析后，根据试验成果对闸墩进行有限元数值仿真计算，获得闸墩应力变形计算成果，解决了高速水流下异形闸墩结构应力变形计算难题；文中提出的分析方法，在工程设计及应用方面具有一定的实用价值，可为类似工程提供参考。     

葛洲坝工程预应力闸墩工作性态分析

本文对大江冲砂闸、二江泄水闸、三江冲砂闸的预应力闸墩工作性态作了分析,其中对预应力损失,闸墩边缘应力,颈部应力作了分析,并与设计试验成果进行比较,认为预应力闸墩结构设计是合理的,工作性状是正常的。     

闸墩冰荷载及过冰能力的模型试验研究

本文针对我国东北地区某航电枢纽设计中泄洪闸闸墩的冰荷载以及流冰期排冰的问题进行了对应的物理模拟试验。通过孤立闸墩和双闸墩的冰荷载试验，证实了边界条件对冰荷载的影响，获得了边界影响系数.同冰速的试验也证明，冰速对于冰力具有明显的影响。文中将试验结果与理论公式计算进行了比较并提出了作者的看法，可供工程设计人员参考。根据现场实测资料，进行了三种江面冰排不同分布和密度的闸墩过冰能力的定性物理模拟试验，阐述了现有工况下闸墩间流冰通过的可能性。     

三汊河河口闸单孔开启结构安全性研究

三汊河河口闸单孔开启运行模式超出原设计结构安全验算的工况范围，为探究水闸单孔开启的可行性，采用结构分析软件ANSYS建立三汊河河口闸三维有限元仿真计算模型，模拟灌注桩与地基土、闸室混凝土与地基或回填土之间的非线性接触，分析不同工况下水闸结构的变形和应力分布规律，得出最不利工况及最不利位置，并对比有限元计算结果与历史运行监测资料成果。结果表明：单孔开启运行条件下，水闸结构位移和应力均满足现行规范要求，位移值也未超出历史监测数据范围。研究结果可为护镜门型水闸不具备多孔开启条件时，单孔开启安全运行提供依据。     

东平湖马口闸安全检测与分析

为了对东平湖马口闸的安全性能与工作性能进行全面评价，根据检测结果对马口闸的过流能力、消能防冲能力、渗流稳定、结构稳定、结构应力、胸墙配筋等进行了计算分析。结果表明：马口闸基底容易发生不均匀沉降；出口段渗透坡降较大，不满足抗渗稳定要求；在地震荷载作用下，胸墙水平向应力超过结构所能提供的抵抗力；进、出口水闸闸室(竖井)损毁严重，闸门功能部分丧失；工作桥和机房已属于危险建筑；涵洞洞身伸缩缝止水均已老化破坏。因而，建议对马口闸进行全面大修，对部分损坏严重部位应拆除重建。     

大跨度空间网架金属闸门的残余应力及控制对策

从残余应力的分类及危害机理分析出发，介绍了曹娥江大闸大跨度空间网架金属闸门制作残余应力的工艺控制；在残余应力测量分析基础上，结合曹娥江大闸工程实际提出了金属闸门残余应力危害控制的针对性策略，并在工程建设中成功应用。     

三峡船闸混合式闸室墙稳定研究

 介绍采用地质力学模型研究三峡船闸四闸室混合式闸室墙的稳定问题。分析了在船闸闸墙后的岩体中存在倾向闸室的陡倾角裂隙和由两组陡倾角裂隙构成的不稳定岩体——楔形体对闸墙稳定产生的影响以及在墙后渗压力作用下船闸闸墙与基岩不同接缝形式的锚杆应力分布规律；闸墙墙体、重力式墙、楔形体的位移情况；在超载情况下船闸的破坏机理和破坏发展过程。研究表明锚杆对闸墙的整体稳定起到了较好的作用，闸墙的破坏主要取决于锚杆和砂浆的极限粘接强度。锚杆的应力分布规律和最大拉应力出现的部位均与闸墙和基岩的接缝方式有关。     

寒区水库冰盖形成与消融机理分析

根据对黑龙江省胜利水库冬季冰盖十余年资料的研究，考虑冰盖与大气、水的热交换过程及水库水温变化对冰盖厚度的影响等因素，建立了寒区水库冰盖生长的一维数值模型并给出了求解方法。与传统经验法相比，此模型考虑因素多，计算结果更符合实际，精度较高。同时还探讨了水库冰盖消融阶段冰压力沿深度分布规律、累积日平均气温与冰厚的关系和水库开库方式与累积气温的关系等。     

河流冰塞的形成与壅水计算

我国北方河流,冬季普遍存在着冰情现象,依据成因不同,将河流冰盖分为热力冰盖和动力冰盖2种.河流冰情分为3种类型,第一种形成热力冰盖,第二种形成动力冰盖,即冰塞,第三种流冰花但不封河.冰塞可分为头部段、稳定段和尾部段3部分,其中冰塞稳定段的水流状态近似于管流,基于管流理论,依据黄河万家寨水库实测冰塞资料时形成冰塞稳定段的各种水力要素进行相关分析,推导出水库冰塞的计算方法.从验证计算和合理性检验两方面看,该方法的计算结果比较合理,可用于计算水库冰塞.     

大庆水库冰表面温度特征及其在冰工程实践应用方法探讨

根据冰面热平衡方程并以大庆红旗泡水库冰面观测的气温、太阳辐射、风速、相对湿度、冰厚数据以及水库附近安达气象站记录的云量、湿度和海平面气压数据,求解了2009/2010年度冬季的冰表面温度,并分析了冰表面温度特征及其同太阳辐射之间的关系、同气温、风速之间的响应关系。在此基础上,就传统考虑的抗冰工程设计所需的设计冰表面温度进行了评估;就日益增加的安全用冰工程设计所需冰表面温度取值也给予定量讨论;对气候变化下的冰内和冰下水体生态适应问题所需的冰面温度日内变化速率和开河期冰凌爆破所需冰表面温度的取值也进行探索。尽管受国际气象资料观测规定的限制,历史资料的应用存在利用接近观测时刻资料的事实,但仍然期望这些分析和讨论能够推动科学地、更广阔地应用冰表面温度。     

冰温度膨胀力的有限元分析

本文在对冰温度膨胀力的作用机理作简要分析的基础上，将有限元方法引入到冰温度膨胀力的计算中，对工程中常见的两类边界条件(即固定约束和摩擦约束)下的冰温度膨胀力进行了计算。通过对计算结果的分析，得到以下结论：从与现场实测数据的比较来看，有限元计算的结果比较合理。可以在设计中应用；冰盖一侧固定约束、另一侧摩擦约束时。冰作用于固定约束边上的膨胀力会产生高度的应力集中；两侧都是摩擦约束的膨胀力远小于其它约束时的冰膨胀力；温升率对直立墙上冰膨胀力沿冰厚分布的影响远大于对斜坡的影响。     

双缆网式拦冰索布设间距研究

南水北调中线工程自丹江口水库向北京、天津方向输水,冬季南北冻融不同步将可能会导致严重冰情的出现。同时,南水北调中线工程由串联渠池组成,为降低下游渠池发生冰害的可能性,实现南水北调中线工程各渠池冰凌"自产自销",在物理模型试验的基础上,研发了双缆网式新型拦冰索。现重点在新型拦冰索拦冰效果研究的基础上,结合冰水力学相关理论,对新型拦冰索有效拦冰距离的计算方法进行探讨,并结合南水北调中线工程的特点,研究了新型拦冰索的布设间距。研究认为:拦冰索拦滞的加厚冰盖极限长度以及有效拦冰距离均随锚固位置与水面距离的增大而减小、随加厚冰盖糙率的增大而减小、随冰凌厚度的增加而减小;当冰凌厚度较大时,冰凌不再下潜,形成平铺冰盖,此时拦冰索拦滞的加厚冰盖极限长度与有效拦冰距离相等。对于南水北调中线工程总干渠典型渠段,在极端气候条件下,拦冰索的布设间距以4～6km为宜。     

Revisit submergence of ice blocks in front of ice cover–an experimental study

The present paper studies the stabilities of ice blocks in front of an ice cover based on experiments carried out in laboratory by using four types of ice blocks with different dimensions. The forces acting on the ice blocks in front of the ice cover are analyzed. The critical criteria for the entrainment of ice blocks in front of the ice cover are established by considering the drag force caused by the flowing water, the collision force, and the hydraulic pressure force. Formula for determining whether or not an ice block will be entrained under the ice cover is derived. All three dimensions of the ice block are considered in the proposed formula. The velocities calculated by using the developed formula are compared with those of calculated by other formulas proposed by other researchers, as well as the measured flow velocities for the entrainment of ice blocks in laboratory. The fitting values obtained by using the derived formula agree well with the experimental results.     

万家寨水库冰情浅议

由于万家寨水库蓄水，库区河道庙不封河转为稳定封冻河段，回水末端到拐上河段受冰花、冰块阻水影响水位壅高，交通水泥厂断面最高壅水6．5m，超过水库设计回水淹没线。作者在现场观察基础上，结合万家寨水库实测冰情资料，对万家寨水库封、开河情况进行了介绍，就流量、流冰密度、库水位及地形等因素对封、开河过程及壅水程度的影响进行了分析。     

冰下爆破预防冰坝的理论探索及实践

把冰、水、热动力学理论与爆破效果相结合,提出了在冰坝易发点沿深泓线实施冰下爆破形成温度场预防冰坝灾害的理论,包括:爆破时间的选择,爆破孔的布置,爆破效果的估计,温度场水温及下游冰盖下水温的影响长度和冰盖融化速率的计算。黑龙江开江期冰下爆破的实践表明,爆破坑平均直径随炸药量的增加而增加,但在炸药量超过18 kg时,爆破坑平均直径随炸药量的增加变化不大;根据实测单位炸药量破碎的冰盖体积的效果,建议冰下爆破预防冰坝的单孔炸药量应不超过9 kg,包括冰盖厚度超过1 m的情况。     

Numerical simulation of mechanical breakup of river ice-cover

Ice jams and ice dams in rivers will cause significant rises of water levels. Under extreme conditions, the ice flooding during winter or early spring may occur. In this paper, by considering the fluid-solid coupling effect caused by the water and the ice cover, the mechanisms of the mechanical breakup of the river ice cover are studied. A formula is obtained for determining whether or not the mechanical breakup process would happen under the hydraulic pressure of the flow. Combined with the hydraulic model under the ice covered flow, a numerical model is built and the interaction between the discharge, the hydraulic pressure under the ice cover and the date for the mechanical breakup of the river ice cover is simulated. The simulated results of the dates for the mechanical breakup of the river ice cover agree very well with the field observations of the breakups of the river ice cover in the Hequ Reach of the Yellow River. Therefore, the numerical model might serve as a good preliminary step in studying the breakup of the river ice-cover, evidencing many important parameters that affect the ice-cover process.     

静冰压力对铰链式护坡系统作用的低温模型试验

通过低温模型试验模拟了冰盖的形成过程,测试了静冰压力、铰接块位移、冰盖厚度、温度等,建立了这些物理量与时间的关系。根据静冰压力的发展过程、变化原因评价了试验与自然环境的相似性。根据铰链式护坡系统在静冰压力作用下沿坡面位移变形和冰盖融化后的残余变形,评价了该护坡系统的稳定性以及该护坡系统作为柔性护岸结构适应变形的能力,分析了静冰压力、铰接块位移的发生、发展、消失过程和变化原因。试验结果表明:静冰压力作用下铰链式护坡系统沿坡面位移变形很小,冰盖融化后该护坡系统的残余变形也很小;铰链式护坡系统在静冰压力发生、发展和消失的过程中,能够适应岸基变形而不被破坏。