灌区渡槽混凝土结构耐久性等级评估

为更加准确地评估水工建筑物混凝土耐久性影响因素之间的作用关系,科学地分析结构服役状态及各要素影响程度,文章以某灌区渡槽工程为例,从人为、材料、环境3个方面探讨耐久性影响因素,从而建立多指标、多层次评价体系。然后基于FAHP法构建综合模型,将定性指标采用模糊数学理论作定量化处理,对多级指标体系各要素权重采用可拓区间判断进行计算,根据模糊综合法逐级评估计算值定量描述了结构耐久性状态。研究表明:灌区渡槽混凝土耐久性综合评分为66.82,属于Ⅱ级基本正常水平;基于FAHP法的评价模型能够较为客观、准确的反映渡槽服役运行的真实状态和耐久性等级,在水利工程结构安全评价中具有广泛的应用前景。     

永圣渡槽混凝土干缩与耐久性试验研究

永圣渡槽是漳河灌区四干渠北干上的控制性工程,控制灌溉面积大,工程十分重要。本文依据永圣渡槽设计的混凝土配合比及有关标准、规范、规程的要求,采用多种检测和试验方法,对拟用于渡槽施工的各种原材料、主要技术性质以及混凝土各项力学性能进行了检测试验,对混凝土试块的干缩、抗冻、抗渗、抗硫酸盐侵蚀等性能进行了试验分析,提出了用于渡槽槽身的混凝土最优配合比,为渡槽的设计提供了依据。     

冲击弹性波法在薄壳渡槽混凝土质量检测中的研究和应用

渡槽作为一种重要的输水建筑物,具有典型的薄壳混凝土结构。文中在介绍水工建筑物混凝土质量检测常规方法优缺点的基础上,介绍了冲击弹性波法检测混凝土质量的原理与方法,同时结合回弹法建立相关关系,综合判断渡槽槽壳混凝土强度的真实状态,为科学、准确评估整个渡槽的安全状态提供依据。通过西部某灌区实际工程应用证明,冲击弹性波法非常适合渡槽类薄壁混凝土结构的缺陷和质量检测,检测可操作性强、准确度高,可为其他类似工程提供经验。     

簸箕李灌区刘庙渡槽侧板裂缝预防措施

以簸箕李灌区刘庙渡槽改建工程为例,对渡槽侧板施工特点进行分析,采取相应的技术措施,预防渡槽侧板等薄壁混凝土结构裂缝的出现,取得了较好的效果。     

排子河渡槽病险成因分析

针对湖北省大中型灌区混凝土渡槽普遍存在老损率高、破坏严重、制约灌溉效益发挥的现象,以引丹灌区排子河渡槽为研究对象,探讨渡槽出现病险的原因。通过大型有限元分析软件ANSYS分析渡槽各种工况的运行情况。结果表明,若把水工结构中的肋形梁板结构计算模型应用到薄壁梁结构设计中,可能导致计算结果不可靠;将三维实体单元应用于渡槽的有限元分析中,可以最大限度地模拟原结构的实际受力情况。同时,介绍了碳纤维布在渡槽加固中的应用,实践证明用碳纤维布加固渡槽经济效益显著。     

少钢筋预制混凝土双曲拱渡槽施工吊装

为加快小型灌区附属建筑物中少钢筋预制混凝土双曲拱渡槽设计施工的进度，从内力分析的角度出发，提出了少钢筋预制混凝土双曲拱渡槽施工吊装的方法。     

基于Excel平台的矩形渡槽槽身优化设计及优化机理研究

以矩形渡槽槽身断面优化设计为目标,选择应用广泛的矩形渡槽为案例,基于渡槽基本体型及相关设计规范,以其力学性能、稳定性能、几何要求为约束条件,借助Microsoft Excel平台及其"规划求解"功能,建立了矩形渡槽槽身优化模型的求解方法并使用该方法对重庆市开县鲤鱼塘水库东河分干渠工程灌区渠系渡槽进行了优化,深入分析优化变量的优化机理。结果表明,在满足各项约束的条件下,侧墙宽度对优化的限制最大,支座厚度对优化限制最小,调整侧墙宽度可最快优化断面。该优化方法可有效减少混凝土使用方量且优化过程简单快捷,能为矩形渡槽的设计及优化提供一定参考。     

基于ANSYS的菩提寺矩形渡槽结构应力变形仿真分析

菩提寺矩形渡槽是四川省东风渠灌区的重要输水建筑物,其运行的安全性对灌区的正常运行具有重要影响.为了评估菩提寺矩形渡槽结构的安全状态,采用有限元软件AN-SYS,对该渡槽进行静动力三维有限元计算分析,研究不同运行工况下该渡槽结构的应力和变形特征.结果表明:①在静动力各工况条件下,渡槽结构横槽向和顺槽向的位移均不大,综合位...     

基于METS理论的渡槽结构寿命预测研究

渡槽是灌区常见的水工建筑物,对其结构寿命进行有效预测具有重要的工程和经济价值.文章以辽宁省灯塔灌区新建范官渡槽为例,以室内试验和现场试验数据为基础,利用METS方法,对其使用寿命进行预测研究.结果显示,该新建渡槽的使用寿命为67年,排架为混凝土结构损坏的易发部位,结论对提高渡槽的维护水平和经济性具有重要意义.     

多因素作用下大型渡槽结构应力和变形规律研究

针对我国西部大中型灌区渡槽结构不仅受到碳化、侵蚀、干湿循环等多种环境因素的破坏作用,还会受到自重、设计水位、人群荷载、风荷载等多种荷载影响的危害问题,以工程实例为研究对象,采用大型数值分析软件ANSYS对渡槽结构耦合破坏前后进行了计算和分析,得出了渡槽结构在不同工况下的应力和变形规律。研究表明,在各种工况条件下,耦合作用对渡槽结构的应力和位移影响较小,使第一主应力受压区最大值增加1.57%,位于槽身边端底部与支座接触的渡槽结构部位X方向位移最大值增加12.30%;对排架部位破坏位移的影响很大,使破坏部位X方向位移最大值增加96.33%。研究成果为渡槽结构优化设计及运行过程中的使用维护提供理论依据,也为水工混凝土结构耐久性能研究提供参考。     

预应力钢筋混凝土渡槽结构三维有限元计算分析

某工程的渡槽结构,因跨度较大而采用预应力混凝土结构。笔者采用三维有限元仿真模拟技术分析了混凝土渡槽结构应力和变形,计算结果证明该结构采用预应力合理、有效地控制了混凝土渡槽结构拉应力。     

渡槽结构非线性隔震研究

采用流固耦合渡槽薄壁结构梁段单元有限元模型,分别利用双线性模型和Wen模型来模拟铅芯橡胶支座的非线性滞回恢复力特性,对某大型渡槽结构进行了空间隔震响应研究。计算结果表明,无论是渡槽设计水位还是渡槽空槽情况,采用铅芯橡胶非线性隔震支座对渡槽输水建筑物均起到较好的减、隔震效果。建议在大型渡槽抗震设计时,可采用铅芯橡胶支座取代普通橡胶支座,以提高渡槽的整体抗震性能。     

不同温降下渡槽温度应力模拟及保温层厚度设计

以大型输水工程U型渡槽为例,利用有限元软件计算分析了渡槽在不同降温幅度下的温度应力。为考察玻化微珠保温层的保温性能,模拟计算了不同保温层厚度下三维渡槽的瞬态温度应力。根据数值模拟结果,对比分析了有无保温措施渡槽外表面温度主应力。分析结果表明:当降温幅度大于10℃时将在渡槽外表面产生不可忽略的温度拉应力。根据计算结果,综合考虑保温效果与经济性,实际工程中玻化微珠保温涂层的涂覆厚度以0.5~1 cm为宜,该厚度的保温层能有效控制渡槽混凝土外表面温度裂缝。     

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。     

大型水工渡槽减隔震机理与效应分析

渡槽由于槽体及其水体的巨大载荷,地震时,动力反应强烈,按传统抗震设计理论难以保障其安全性.采用简化多质点模型,横槽向按Hosner考虑水体作用结合某渡槽减隔震参数设计,分析研究渡槽隔震机理及效应.控振计算表明,采用减隔震装置是解决渡槽抗震安全的可行措施,适度延长隔震结构周期与调整阻尼是控制渡槽振动的有效途径.并提出,减隔震频率除必须满足低于原结构频率的0.5倍外,还与地震频率有关,同时受到槽内振荡水体晃动频率的制约.     

红旗渠南古洞渡槽应力变形及稳定性分析

针对红旗渠南谷洞浆砌石渡槽结构老化问题,基于Hypermesh软件生成三维有限元网格,建立渡槽的三维有限元模型,采用ABAQUS软件进行渡槽结构应力及变形计算,并采用材料力学法对渡槽结构稳定性进行复核。结果表明:墩台基础最大沉降量为3.05 mm,相邻墩台基础的最大沉降差为0.43 mm;渡槽的最大压应力为4.56 MPa,最大拉应力为1.93 MPa,出现在槽身侧壁局部区域;槽墩抗滑稳定和抗倾覆稳定安全系数最小值分别为10.1和2.4,均大于规范允许值,综合分析表明该渡槽是安全的。     

南水北调中线工程泲河渡槽三维有限元分析

南水北调大型渡槽流量大、跨度大等特点,对渡槽的设计提出了更高的要求。结合南水北调泲河渡槽的工程实例,运用三维有限单元法对该渡槽的受力性能进行模拟,同时重点考虑预应力和温度荷载的影响,研究了渡槽槽身各部位控制断面的应力、变形分布规律。计算结果表明:槽身截面设计和预应力筋布置方案合理,应力和位移均在允许范围内,满足抗裂和挠度要求。     

长大渡槽冬季输水期结冰水深预测

为了研究长大渡槽在冬季寒冷时期输水的结冰问题,为渡槽提供保温措施奠定理论依据,以庄浪河渡槽为背景,根据稳态传热过程进行理论分析,采用ANSYS FLORTAN软件建立水体温度计算模型,利用牛顿冷却公式、对流换热公式、曼宁公式进行计算,求得水温下降值与水深变化之间的关系。结果表明:水温下降值随水深的增大而减小,当水深增大1.5倍时,水温下降值减小约1.7倍;当水深增大4.2倍时,水温下降值减小约7倍,所以应该尽量保持槽体内较高流量,控制最小水深以保证槽内水体不产生冰花。当水深小于1m,外界温度为-25℃的极端低温情况时,槽内水体会结冰,可以考虑顶部加盖或者粘贴保温板来保温,从而达到安全输水的目的。研究成果对于渡槽的耐久性和使用寿命及冬季输水的可行性具有重要意义,也可以为类似工程提供理论依据。     

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。     

矩形渡槽槽身结构时变可靠度分析

为分析服役期内渡槽安全度变化，将时间离散法引入渡槽结构时变可靠度计算中。基于工程实例，建立矩形渡槽槽身纵向和横向两个方向3个部位的承载力和抗裂极限状态方程以计算时变可靠度，用蒙特卡罗法的计算结果验证其精度，并与动态可靠度法计算结果进行比较。结果表明：渡槽结构纵向承载力可靠度随服役年限下降，尤其在服役后期降幅远大于横向承载力，纵向承载力极限状态为渡槽寿命的控制状态；纵向和横向抗裂可靠度较承载力可靠度下降均较慢；由于初始值不高，底板抗裂可靠度在服役后期略低于目标值；时间离散法计算结果整体误差相对较小，尤其对服役后期的结构安全性评价更精确，其计算精度比动态可靠度法更高，因此，应用时间离散法进行渡槽可靠度计算和安全性评价更为合理。