考虑流固耦合的渡槽动力计算方法综述

对解决渡槽流固耦合问题的附加质量法、Housner弹簧模型、边界元法及ALE有限元法进行介绍和比较后指出：附加质量法，将渡槽中的水体质量当作固定的附加质量考虑；Housner模型，将水体简化为一系列质点及弹簧振子；边界元法，对流体域进行边界元模拟，分析流体晃动对渡槽的作用；ALE有限元，用ALE概念追踪流体域。     

U形渡槽流固耦合动力作用研究

为了研究强震下渡槽的流固耦合动力作用,本文首先用VOF模型验证了渡槽内水体响应的非线性,然后通过位移有限元方法建立了U形渡槽流固耦合模型,并根据地震作用的特点构造了一组Ricker子波,分别计算了刚、柔性槽体模型的动力时程响应。计算结果表明,渡槽流固耦合动力作用的强度主要受流体晃动频率、槽体自振频率两个因素控制,当外界激励的频率接近这两个频率时,渡槽的流固耦合动力作用将变得十分显著;当激励频率达到水体晃动频率的2倍时,水体主要运动方式将由表面晃动转变为整体惯性运动;地震作用下水体动力响应的非线性可以忽略。这些现象在渡槽抗震设计中应当引起足够的关注。     

大型U形薄壳渡槽动力分析

针对大型U形渡槽的动力特性和动力响应问题,建立了适于U形渡槽流固耦合(FSI)系统的位移压力(μi,p)有限元格式,给出流固耦合系统的动力特性方程,并基于FSI系统的(μi,p)格式建立渡槽槽体--水体--槽墩--基础--地基系统的力学模型,采用非对称模态提取法求解了4种水深下渡槽的动力特性,并用隐式--显式积分算法计算了4种水深、2种强震作用下大型渡槽的动力响应.计算结果表明,基于FSI的(μi,p)格式,考虑到槽体与水体的相互作用,简化了计算模型,提高了计算精度,同时也得出不同水深、不同激励下渡槽结构动力特性和动力响应的变化规律等结论,可为大型渡槽及同类工程动力设计提供参考.     

大型渡槽结构动力响应分析

现针对大型渡槽结构动力响应问题,考虑槽内水体与槽壁的相互作用,采用三维有限元及时程分析技术,建立了大型渡槽结构动力响应分析的力学模型,对不同过水量下结构的动应力及动位移进行了计算分析,得出不同过水量下槽体结构动应力及动位移的变化规律等结论,为同类工程设计提供理论依据和指导。     

考虑流固耦合作用的双槽渡槽地震响应分析

为研究考虑流固耦合的大型双槽渡槽结构动力响应特性,采用空间8节点非协调元,基于流固耦合动力相互作用理论及弹性理论推导计算公式,编制了有限元计算程序。对南水北调中线双洎河渡槽的典型三跨进行了模态分析和地震时程响应计算,结果表明:槽内有水将大大增加渡槽结构质量矩阵中的数值,使结构自振频率明显降低,考虑流固耦合动力作用工况较空槽工况对应的地震响应值(包括位移、速度、加速度等)大,对结构整体抗震不利。     

基于人工地震动的大型渡槽动力响应分析研究

基于水工规范谱合成符合频谱关系的人工地震动,以豪斯纳尔理论简化槽内水体与槽壁的流固耦合作用,建立大型渡槽流固耦合动力学分析模型,并以人工地震动和按比例法调整的EL-centro波作为输入,采用三维有限元及时程分析技术,对不同过水量下渡槽结构的动应力及动位移进行了计算分析,结果表明人工地震动引起的响应比EL-centro波引起的大.     

考虑库水可压缩性的拱坝动力响应分析

为探讨库水可压缩性在动力响应中的影响,以五嘎冲拱坝为例,采用三维有限元分析方法,进行地震动力时程分析,并将附加质量模型运算结果与其进行对比。计算结果表明,附加质量模型未考虑库水的可压缩性,降低了坝体的自振频率,夸大了动水压力的作用,对横河向和竖直向位移影响较小,增大了坝体顺河向位移;对拱向应力影响较小,但增大了坝体竖直向应力。     

考虑流固耦合的大型渡槽动力特性计算

为计算大型渡槽考虑流固耦合的动力特性，以Housner理论为基础，建立了考虑流固耦合的大型渡槽薄壁梁段单元的动力分析模型，利用此模型编写计算机程序，计算了南水北调中线工程某大型渡槽结构在多种工况下的自振频率和振型，计算结果表明，渡槽槽内水体与槽身的动力耦合对渡槽结构的自振频率和振型影响显著，在对大型渡槽结构进行动力特性计算时，采用考虑相应水位的流固耦合模型比较符合渡槽结构的实际情况。     

考虑槽身与槽内水体流固耦合的渡槽地震反应计算

基于考虑槽身与槽内水体流固耦合的渡槽薄壁梁段单元的动力分析模型,计算了南水北调中线工程某渡槽结构的地震反应.计算结果表明,随着水位的上升,渡槽结构地震反应增大;考虑槽身与槽内水体流固耦合时,渡槽结构的横向地震反应、伸缩缝相对折角小于不考虑流固耦合的情况,而槽身横截面绕轴线转角却大于不考虑流固耦合的情况,说明槽身与水体的相互耦合对渡槽结构地震反应影响显著.因此,在对渡槽结构进行地震反应计算时,应采用能考虑相应水位的渡槽流固耦合动力分析模型,并计算渡槽在不同地震波激振下的地震反应才能综合反映渡槽结构在地震作用下的实际情况.     

不同支座形式对渡槽结构地震响应的影响

针对大型渡槽结构动力响应问题,考虑槽内水体与槽壁的相互作用,采用三维有限元及时程分析技术,建立了大型渡槽结构动力响应分析的力学模型,对不同过水量下结构的动应力及动位移进行了计算分析,得出不同支座形式对槽体结构动应力及动位移的影响,为同类工程设计提供理论依据和指导.     

工程使用条件因素对渡槽水封橡胶止水带老化的影响

渡槽水封止水带广泛应用于水工建筑的接缝处,用于防止建筑物漏水。止水带的性能老化失效不但会对供水效率和供水沿线生产生活环境造成影响,而且对整个渡槽的安全稳定也有重要的影响。该文以渡槽水封止水带为主要研究对象,研究pH值、温度、紫外线等因素对止水带性能的影响,试验表明：温度对止水带的性能影响很大,温度越高,止水带的老化速度越快;浸泡在酸性溶液中,止水带的性能会有下降趋势;紫外线的照射会加速止水带的老化。     

新疆某供水工程渡槽裂缝成因分析及处理措施

新疆某供水工程地处阿勒泰高寒地区,工程试通水期间发现其单向预应力渡槽存在渗漏现象,渗漏通道主要为混凝土裂缝、伸缩缝。通过渡槽渗漏的成因分析,发现施工期间温度应力是造成槽身混凝土裂缝的主要原因,极大的年温差和强劲风力是造成渡槽伸缩缝部分止水失效的主要原因。通过总结国内对渡槽裂缝、伸缩缝缺陷的修补技术,提出对宽度大于0.2 mm的裂缝采用化学灌浆及粘贴碳纤维措施进行加固、对渡槽伸缩缝采用4 mm厚SK单组分聚脲进行防护的修补措施。另外,对槽身内部采用2mm厚SK单组分聚脲整体进行防护。按照此方案对渡槽缺陷修补后,效果良好,彻底解决了该工程渡槽的渗漏及后续运行过程中的冻融剥蚀破坏问题。     

地形地貌条件对边坡动力响应规律的影响

为研究边坡地形地貌条件对土质边坡动力响应规律的影响以及边坡地震反应机理,利用地震模拟振动台,建立不同坡面形态条件下的土质边坡模型进行振动台模型试验。试验结果表明:土质边坡地震动力响应具有高程放大效应,边坡加速度峰值(PGA)放大系数会随高程增加而增大,水平方向坡内土体较坡面土体对地震动荷载放大更为显著;土质边坡地形地貌条件对地震动荷载放大作用有较大影响,边坡坡度越大,边坡形态越复杂,其对地震动荷载放大效应越显著,边坡土体的变形破坏也越显著。     

桩基础动阻抗函数计算方法研究

随着现代工程建设规模的扩大,桩基础得到广泛的应用。针对成层地基上的桩基础,采用两种方法计算了桩基础动阻抗函数：子结构法即离散桩体,采用混合数值算法求解半无限成层地基的格林函数,并结合容积法进行求解;直接法即对桩及桩周围有限域土体进行离散,在边界处施加黏弹性人工边界,进行桩－土系统的整体求解。前一种方法中所采用的混合数值法,该方法计算精度高,且适用于复杂水平成层地基,后一种方法则计算方法简单,适用于大型群桩系统。在数值算例中,计算了半无限地基中单桩、2×2桩基和4×4桩基以及多层水平成层地基中带承台的桩基础的阻抗函数,验证了方法的精度,并讨论了网格尺寸、计算范围选取对计算精度的影响。研究结果对桩基和施工有一定指导意义。     

国内外渡槽的发展与南水北调中线漕河渡槽

渡槽是人类文明发展的主要物证。采用调研、查新、考证方法提出了国内外渡槽的发展及现状;在此基础上,采用综合比较方法给出了南水北调中线漕河渡槽在当今世界的特征和地位。     

不同参数对土石坝地震动力响应影响

采用有限元法研究土石坝边坡动力响应,通过大量有限元计算,研究弹性模量、阻尼比、坝高、覆盖层厚度以及地震动参数对土石坝坝体动力响应的影响规律,为拟静力法高土石坝边坡稳定分析奠定基础。     

基于水利网格的资源整合与应用

在探讨网格技术的基础上,以主题信息服务、按需计算服务、个性化决策服务的高效化和便捷化为目标,构建了水利网格平台框架及平行系统,分别实现了异构信息的高效集成、计算力资源调度及服务可视化、卫星遥感MODIS数据的按需计算服务、基于平行系统的洪水预报以及基于网格系统的仿真模拟环境.以水利网格作为基础平台的资源整合与应用方案,能够有效的解决多种水利业务的分析,处理问题,并在一定程度上辅助支持了预报和决策.     

基于水利网格的资源整合与应用

在探讨网格技术的基础上,以主题信息服务、按需计算服务、个性化决策服务的高效化和便捷化为目标,构建了水利网格平台框架及平行系统,分别实现了异构信息的高效集成、计算力资源调度及服务可视化、卫星遥感MODIS数据的按需计算服务、基于平行系统的洪水预报以及基于网格系统的仿真模拟环境。以水利网格作为基础平台的资源整合与应用方案,能够有效的解决多种水利业务的分析、处理问题,并在一定程度上辅助支持了预报和决策。     

大体积混凝土通水冷却实用性计算

大体积混凝土温度控制要求严格,通水冷却是保证其施工质量的有效方法之一。在投标阶段如何确定其通水时间及通水量以指导合理的报价是一个很大的问题。就混凝土通水冷却问题从混凝土冷却水管埋管冷却原理、非金属冷却水管等效换算、混凝土一期、二期通水冷却计算等几个方面进行说明,为混凝土通水冷却计算提供了一定的经验。