西北某大型倒虹吸工程设计分析

西北某大型倒虹吸工程设计水头高达300m,输水压力管道长度达2 500m,属于大型倒虹吸工程。由于原工程已不能满足安装使用要求,因此需重建倒虹吸。为了保证倒虹吸工程安全可靠的发挥效能,结合当地的地形地质条件和原工程的使用及管理情况,分析了高水头长距离倒虹吸工程的设计特点,研究了倒虹吸工程的管线布置、管材和管径选择、管壁厚度的确定、伸缩节形式的确定以及加劲环和支撑环设计时注意的问题。综合考虑各种因素,并经比较和计算,基本可选用在原管线上重建,设计时可选用管径为800mm、压力分级可为五级、管壁厚度在8~16mm之间,伸缩节可采用套筒式伸缩节,盘根填料采用聚四氟乙烯石棉,支墩间加劲环间距和位移计算宜采用有限元计算来确定。     

白河倒虹吸工程施工期及充水试验期安全监测分析

白河倒虹吸工程是南水北调中线一期工程中的重要一段,其安全性关系到整个输水工程的安全性及附近人民的生命财产安全,为此有必要对白河倒虹吸工程进行充水试验测试及安全监测。在了解白河倒虹吸工程概况及施工组织情况下布置了白河倒虹吸工程安全监测项目,并分析了白河倒虹吸工程自施工期到充水试验期的监测资料。分析结果表明,施工期各测点测值受施工组织工况影响较大;充水试验期,各测点测值受水荷载影响较大。以上研究成果可为类似工程的监测布置与设计提供参考。     

倒虹吸结构动力响应分析中计算边界宽度的影响

针对地震作用下计算边界宽度对倒虹吸结构的动力响应情况,以南水北调中线某箱形倒虹吸结构为例,地基采用Mohr Coulomb非线性本构模型,输入人工地震波,利用ADINA软件在静力基础上进行重启动分析,同时对ADINA进行二次开发,实现了循环计算。结果表明,边界宽度对倒虹吸结构的应力和位移值影响不超过10%,且当达到7倍宽度后,基本趋于稳定,而3倍宽度的倒虹吸结构的加速度放大系数较好,且加速度误差也在工程误差范围内。     

地震作用下高速公路立交桥桥桩对渠道倒虹吸结构的影响

针对跨线桥在地震作用下对相交的倒虹吸结构的影响,以南水北调中线工程中某相交的倒虹吸与高速公路钢管拱桥为例,根据地质、倒虹吸结构、公路桥桥桩等资料,利用ADINA有限元分析软件建立了平面有限元模型。利用时程分析法分析了水平地震作用下桥桩与土体及倒虹吸结构体系的相互作用,以及静荷载与地震荷载作用下桥桩对倒虹吸结构工作性态的影响,并对结构安全作出评价。结果表明,跨线桥对倒虹吸结构的位移值影响不超过15%,与不考虑跨线桥作用的工况相比最大加速度放大系数减少到15%,且加速度误差在工程误差范围之内;最大拉应力为混凝土最大抗拉强度的2倍多,可能出现拉裂破坏。     

大型架空输水箱涵的抗震稳定性分析

结合某实际工程,根据箱涵、分缝充填材料、支墩和地基等子结构的动力特性,采用有限元法建立了某大型输水箱涵的抗震稳定性分析模型.采用反应谱法分析了在地震作用下该箱涵的抗滑和抗倾覆稳定性;为分析流体和结构的动力相互作用对箱涵内部通过修正的Westergaard公式附加质量法考虑;对箱涵及下部支墩外部采用<水运工程抗震设计规范>给出的动水压力折算成的附加质量公式进行计算,并得出了有益的结论.     

引水工程交叉建筑物结构性态互相影响分析

引调水工程不可避免地存在建筑物交叉跨越的情况，交叉建筑物结构性态关乎工程能否安全运行。依托河南省某输水工程，考虑输引水过程中土体—水体—结构间的耦合作用，建立南水北调中线工程倒虹吸和输水工程中输水管道结构交叉跨越的三维有限元模型，分别考虑结构未修建、完建期和正常运行期，分析各模拟工况下交叉建筑物结构性态影响。结果表明，建筑物交叉跨越会对既存建筑物产生一定影响，尤其是交叉部分结构性态改变较大，倒虹吸结构最大拉应力由0.54 MPa增至0.97 MPa,最大沉降量由-1.38 mm增至-1.90 mm;输水管道拉应力从1.03 MPa增至1.34 MPa,最大沉降量由-3.78 mm增至-4.07 mm,应力值、沉降量可满足工程要求；随着输水管道两道支承埋深增加，倒虹吸所受影响越小。研究结果可为类似工程分析提供参考。     

高雷诺数下倒虹吸闸墩绕流水力特性

为研究倒虹吸出口闸墩绕流特性,以南水北调某典型倒虹吸为例,基于Flow3D软件建立倒虹吸模型,根据现场原型实测水位、流速进行模型验证;利用该模型模拟了雷诺数6.17×10⁶～9.38×10⁶范围下闸墩绕流特性。结果表明,高雷诺数条件下,随着雷诺数的增加,闸墩绕流造成的液面波动幅度增加,中墩液面波动显著大于边墩;闸墩后的尾涡量持续增加,雷诺数对斯特劳哈尔数影响不大;边侧闸墩受力的非对称性明显,边墩闸室间特征流速偏流比存在先增大再减小的变化规律,偏流效应造成的离心距不断增加。本研究可针对性改善输水工程水流流态。     

Q460高强钢管在输电工程中的应用研究

随着电力走廊日益狭窄,导致塔型向多回路、大荷载发展,高强钢的应用迫在眉睫。本文依托某500 kV工程,针对高风速、多回路等条件,从国内外应用、材质、结构布置、真型试验、工程措施等多方面,进行塔型分析比较。结果表明:采用Q460高强钢管,能有效减轻塔重;塔身刚度好、挠度小;试验塔强度和构造措施均符合设计要求,并有一定的安全储备。因此,在大荷载条件下,应用Q460高强钢管具有明显的经济效益和社会效益。     

正反悬链线形倒虹吸管身断面研究

针对倒虹吸管身结构形式单一、受力状况较差的问题,采用工程类推和有限元建模分析方法,基 于分析实腹式悬链线拱桥拱轴线确定方法、倒虹吸工作机理和悬链线线形特性,建立了倒虹吸管身断面 正反悬链线线形方程,构建了箱型、圆形和正反悬链线形倒虹吸管身断面形式的有限元模型,并进行了 论证。     

大口径有压玻璃钢管水力计算公式分析

在探究新疆小洼槽倒虹吸工程输水流量达不到设计要求的背景下,以大口径有压玻璃钢管为研究对象,参考借鉴前人经验,利用海曾威廉公式、齐恩公式、谢才公式计算分析了小洼槽倒虹吸水头损失。结果表明,与常规有压管道不同,大口径有压玻璃钢管内水流流态并非传统认为的处于紊流粗糙区,而是在紊流过渡区,故谢才公式不适用于大口径有压玻璃钢管的水力计算;不同公式对小洼槽工程的计算论证得出,海曾威廉公式能够满足大口径有压玻璃钢管水力计算要求,并修正了在经济流速下常见管径所对应的沿程摩擦系数,为同类管材的输水工程设计提供了借鉴。     

带波纹管伸缩节的地面钢衬钢筋混凝土管道对活断层错动变形的适应性研究

对于跨活断层管道,在地震等外力作用下采用地面明钢管易产生支座扭曲破坏或钢管落梁破坏,以滇中引水工程过活动断裂的观音山倒虹吸为例,选取钢衬钢筋混凝土管道,在过活动断裂带管线中布置若干波纹管伸缩节以吸收错动位移,研究不同工况下管道和伸缩节对活动断层蠕滑、粘滑变形的适应性。结果表明,波纹管伸缩节可承担大部分的断层错动变形,减小断层错动对管道的影响;钢衬钢筋混凝土管道+波纹管伸缩节的布置方案不仅对断层蠕滑错动具有较好的适应性,且在粘滑错动情况下,也能控制破坏发生范围,以预先采取工程措施减少二次灾害的发生。     

开式水系统自动排气虹吸补偿应用

叙述引起闭式系统开式循环水虹吸破坏因素及现象，针对某燃气电厂机组运行期间闭式水温高，通过对相关现象和参数的分析，判断为开式水虹吸破坏导致闭式水换热器冷却面积不足，引起闭水温度高，进行了处理并提出了防范措施，通过查阅相关技术文章提出改进现有换热器排气结构，能够让正压管式换热器实现虹吸工作模式下排气，采用具备虹吸模式排气运行的换热器，节能改造有借鉴意义。     

高扬程泵站虹吸式出水流道虹吸形成过程分析

为研究高扬程泵站虹吸式出水流道虹吸形成过程,以某高扬程泵站的出水流道及出水池为研究对象,建立三维模型并使用Fluent仿真计算了虹吸管流态变化。针对3种出水池水位使用VOF模型计算其压力、流速等参数。驼峰段原角度为段前150°、段后160°,在虹吸段顶端使用DN350的真空破坏阀,同时改变驼峰段角度进行优化,发现将段前角度增加10°后,虹吸形成时间为448 s,相较于优化前缩短了56 s,改善了泵启动过程。分析发现,不同水位下虹吸形成时压力分布较为均匀;水位较低时流速分布不均,不良流态产生,低水位造成的负面影响远大于高水位;在驼峰段安装DN350真空阀能减小水力损失,对虹吸形成过程起到促进作用;真空阀会影响经典断面处流速分布,产生高流速区,出水池水位较低时,该现象使得流速分布不均。     

高喷灌浆技术在尼那水电站二期围堰工程中的应用

黄河尼那二期下游围堰及部分上游围堰采用高喷灌浆技术,成功地在夹河卵砾石中构筑了二期围堰防渗工程。在分析场地水文地质与工程地质条件的基础上,研究了围堰防渗工程的结构形式与工程布置,探讨了施工工艺和质量控制问题。     

三个泉倒虹吸充水过程水力特性的数值模拟

为保证三个泉倒虹吸安全可靠地运行,采用计算流体力学软件FLUENT模拟研究其充水过程中的水力特性。对充水流量10、14m3/s两种工况不同时刻的水气二相分布采用VOF法进行捕捉,采用有限体积法分析计算速度分布及压强等。结果表明,两种工况均需要调节下游闸门以确保倒虹吸在正常水位下运行,且充水流量为14m3/s时还需保证空气能被排气阀完全排出,因此三个泉倒虹吸充水采用较小流量(Q≤10m3/s)并控制下游闸门,可保证其安全运行。     

高喷灌浆技术在尼那水电站二期围堰工程中的应用

黄河尼那二期下游围堰及部分上游围堰采用高喷灌浆技术,成功地在夹河卵砾石中构筑了二期围堰防渗工程.在分析场地水文地质与工程地质条件的基础上,研究了围堰防渗工程的结构形式与工程布置,探讨了施工工艺和质量控制问题.     

高喷灌浆技术在尼那水电站二期围堰工程中的应用

黄河尼那二期下游围堰及部分上游围堰采用高喷灌浆技术,成功地在夹河卵砾石中构筑了二期围堰防渗工程.在分析场地水文地质与工程地质条件的基础上,研究了围堰防渗工程的结构形式与工程布置,探讨了施工工艺和质量控制问题.     

省煤器入口烟道优化分析

对某工程项目省煤器内隔板布置不同方案进行了模拟分析,提出了较优的隔板布置方式。模拟分析解决了在不同工况下通过布置隔板来将省煤器出入口压损提高一倍的工程要求,优化结果具有较强的示范意义。     

三个泉倒虹吸预应力钢筒混凝土管沿程水头损失计算分析

针对三个泉倒虹吸过流量富余的问题,基于工程特点及其水力设计方法,借鉴大口径钢管和预应力钢筒混凝土管(PCCP管)当量粗糙度的取值,根据雷诺数与相对粗糙度,结合莫迪图判别分析了大流量工况下倒虹吸管道水流流态,在此基础上,利用齐恩公式、海曾—威廉公式、谢才公式分别计算了三个泉倒虹吸水头损失值,并与实测资料进行对比分析。结果表明,随着管径增大,管壁光滑程度增加,使得PCCP管内水流处于紊流过渡区而非阻力平方区,因此不应选用谢才公式,而这正是导致三个泉倒虹吸过流能力与设计标准不符的主要原因。此外,发现齐恩公式、海曾—威廉公式适用于大口径有压PCCP管沿程水头损失计算。     

矩形六角燃烧水煤浆锅炉冷态空气动力特性的试验研究

通过燃烧器放大后移加炉底风的热态模化法．对某电厂长宽比为1．5：1、六角切圆布置的水煤浆大型电站锅炉空气动力场进行了系统的试验。研究了燃烧器在高长宽比、六角布置方式下炉内流场，贴壁速度以及前屏前气流速度偏差的变化规律。冷态模化试验结果表明：对于高长宽比的炉膛结构，采用燃烧器六角布置方式可以形成一个非常合理的炉内流场，同时，燃尽风反切布置可以明显减小前屏前气流速度偏差，降低炉内气流的发散。图10表1参3