大型多侧墙联体渡槽槽身多因素优化设计研究

为实现大流量、大跨径输水,南水北调工程中不少渡槽采用了多孔相连的多侧墙联体三维预应力矩形槽身.大宽度、大高度、大跨径特征使槽身在施工及运行期间将面临多种因素交互作用的考验,三"大"尺度的协调合理将是其安全设计的突出问题,如果只从某单一因素出发进行研究,将不足以反应其实际情况.将大型多侧墙联体矩形渡槽槽身整体视为具有纵横双向挠曲的空间变形相容结构,考虑施工运行期间的安全性、适用性要求,建立多因素约束条件(包括:输水能力、承载能力、中心变形、横向稳定、适筋破坏),利用复合形法进行寻优研究,所得结果为工程建设提供出了一些有益的启示.     

双丰灌区梁家渡槽槽身结构设计

阐述了哈尔滨市阿城区双丰灌区梁家渡槽槽身结构设计方法,分析了确定槽身过水断面,侧墙高度、宽度,底板厚度、槽身跨度并进行槽身纵向结构设计,包括荷载设计、截面配筋、抗裂验算和挠度验算等。     

大型多侧墙联体式矩形渡槽槽身优化设计研究

应用复合形法对大型多侧墙联体式矩形渡槽槽身进行了多因素约束条件优化设计研究,指出:采用多因素优化设计可得到结构适用性、安全性、经济合理性协调一致的设计方案;横梁布置间距对槽身优化方案有一定影响,适当减小横梁间距,可有效加大槽身跨径;由于槽身重力大,平原地区基本风压较小,因此槽身横向抗风稳定具有足够的安全度.     

沙河渡槽槽身结构优化设计

以遗传算法为全局搜索方法,以混合离散变量的直接搜索与查点法为局部搜索方法,对遗传算法改进而形成了混合遗传算法。研制开发了基于混合遗传算法的渡槽结构优化设计程序。对于沙河渡槽进行了优化设计,得到了U形断面4槽、2槽和矩形断面4槽、2槽共4种槽型方案。从中确定U形断面4槽方案为最优方案,并被设计单位采用。优化结果表明：U形渡槽的经济性和安全性优越于矩形渡槽;遗传算法是一个很有推广应用价值的优化设计方法。     

基于ANSYS的大型渡槽地震动力结构性态分析

大型渡槽广泛应用在长距离输水工程,不少渡槽会穿于地震高烈度地区。为了提高渡槽的抗震性能及优化渡槽结构,需要对渡槽不利部位的特征点进行抗震动力计算。文章首先计算了渡槽结构的自振特性,采用了附加质量法模拟动水压力,结合规范要求的反应谱构造了人工波的地震动输入,分析了槽身侧墙和底板动力响应的最值点的变化特性。由工程案例可知：槽身侧墙的中间高度较为容易出现破坏,槽身底板在跨端部位较跨中处更容易出现破坏。该研究方法可为同类大型渡槽的动力分析提供范例指导。     

黄口堰水库灌区渡槽设计研究

黄口堰水库灌区龙角上渡槽总长169 m,是1座矩形简支钢筋混凝土渡槽。在龙角上渡槽的设计中,对不同的断面型式进行了结构内力计算,以验证设计断面的合理性,并探讨了不同槽身断面、跨度对槽身抗裂性能、弯曲性能的影响。     

基于可靠度理论的大型预应力联体渡槽的优化设计方法

渡槽在我国南水北调工程的广泛使用,使其成为水利水电工程建设中的一种重要的输水建筑物。由于渡槽的架空性质及南水北调跨流域调水工程的重要性,其具有了复杂的空间结构、巨大的体积、较大的宽度和较大的高宽比及承受三维预应力的槽身。这种结构不论是在设计模式上还是在施工、运用中都将面临不确定因素的影响。因此对这种新型结构开展设计方法与施工技术研究十分迫切,对实际工程具有重要的理论和实用价值。以南水北调中线工程中跨洺河大型多侧墙预应力矩形渡槽为例进行分析。     

输水渡槽的优化设计研究

以渡槽施工投资最小为目标函数建立数学模型,对渡槽槽身断面进行了优化比选,以边坡系数为设计变量,将常用渡槽槽身断面形状设计计算的显式方程用于渡槽断面的优化设计,采用差分进化法对实用经济断面进行了分析。结果表明:底部为半圆形的U形渡槽在满足过流量以及安全性等基本要求下,可有效地减小截面尺寸,节省工程投资。     

基于遗传算法的沙河渡槽优化设计

对遗传算法进行了改进,分别研制了基于混合遗传算法的U形和矩形2种断面形式的渡槽结构优化设计程序.针对沙河渡槽进行了优化设计,分别得到了U形断面4、2槽和矩形断面4、2槽共4种槽型方案.优化结果表明,U形渡槽比矩形渡槽具有较明显的优势,如自重轻、受力条件好、应力集中现象不明显、温度应力较低等.其中矩形断面4槽方案已被委托单位采用,U形断面4槽方案被列为替换方案.     

悦来灌区渡槽单桩入土深度的设计与研究

悦来灌区渡槽现状总长3 688 m,间距为10 m一节,槽身采用拉杆加肋矩形槽身型式。渡槽净宽4.2 m,槽身净高3.4 m,侧墙厚0.2 m,槽底厚0.3 m。渡槽基础采用单桩灌注桩结构,桩径1 m,入土深度按承载力和抗冻拔两种情况进行计算,根据地质报告的内容,计算后的结果为：单桩灌注桩地面以下入土深度取17 m。     

基于MATLAB 7.0的GA工具箱在渡槽优化设计中的应用

针对工程优化问题中的多变量、复杂非线性约束条件，运用GA工具箱，对某渡槽结构进行优化，得出了令人满意的优化结果。研究表明，遗传算法工具箱使用简单方便，且能根据不同的优化指标、计算精度寻找出最佳结果，充分体现了遗传算法的全局搜索性能。本优化方法具有计算可靠，快捷高效和图形结果可视化等特点，并具有广阔的应用前景。     

基于有限元法的廖坊灌区渡槽结构内力分析

在实际工程的有限元建模求解过程中,所求解的内力截面往往不是直接由网格单元面构成,无法直接应用有限元内力法求解任意截面的内力值。首先对整体结构构件进行有限元计算,得到网格单元上的结点位移值及对应的应力值等信息;然后将截面所在结构组件的网格单元从三维有限元模型中进行脱离,直接利用"脱离体"网格单元结点的应力值列出截面平衡方程。根据结构力学的方法,可以很方便地对"脱离体"上的"任意"截面的内力进行求解;最后通过一个渡槽的工程应用实例验证了文中提出方法的正确性和可行性。有限元内力法可以很方便地求解结构中指定截面上的内力值,为混凝土结构的配筋设计等提供依据,供工程设计人员参考。     

鄂北地区水资源配置工程大跨度预应力渡槽三维有限元分析

鄂北地区水资源配置工程孟楼渡槽长4.99 km,设计流量38 m3/s,由于基岩埋藏较深,采用摩擦桩基础,承台上为空心混凝土重力墩,槽身采用大跨度预应力渡槽。通过对渡槽跨度的比较分析,认为采用30 m跨预应力混凝土渡槽较为合理。为此,重点对30 m跨矩形预应力渡槽槽身在各种荷载组合工况下的应力变形和环境温度影响进行了分析,验证了结构尺寸的合理性,优化了预应力钢筋的布置。     

大跨度薄壁U形渡槽造槽机运行操作综述

南水北调中线湍河渡槽大跨度薄壁U型渡槽通过现场实践验证和不断优化,工程运用DZ40/1600型渡槽造槽机操作工艺合理、简便,满足工程设计要求;浇筑完成的槽身,经检测其结构尺寸和施工质量均满足设计要求,为大型渡槽造槽机施工积累了宝贵的经验。     

特大型高架渡槽托举效率对比研究

在强震地区,特大型高架渡槽结构设计的主要困难是其抗震减震性能设计。本文首次提出渡槽槽身托举效率的概念,并且用托举效率来衡量大型渡槽槽身的抗震减震性能,即利用ANSYS软件,在保证过水面积相等、结构应力和挠度大致相同的前提下,比较了不同材料、不同截面形式、不同跨度下的渡槽槽身托举效率。有限元分析结果表明40 m跨预应力混凝土两槽独立式U型渡槽为最优方案。     

大型预应力梁式薄壳渡槽整体稳定性分析

采用伽辽金法建立了U形和矩形截面薄壳渡槽整体侧扭稳定性分析的平衡方程,推导了临界荷载的计算公式,并通过实例计算分析了公式的正确性,探讨了渡槽侧扭稳定特性,可供大型薄壳渡槽的整体稳定性设计参考。     

大型渡槽有限条法地震反应分析

根据有限条法原理,把渡槽槽身划分为若干有限条,推导出渡槽槽身结构的单元刚度矩阵、质量矩阵的显示表达式;采用空间梁单元模拟渡槽支架;联接槽身和支架的盆式橡胶支座采用弹性元件单元模拟.编写程序具体计算了某大型渡槽的自振频率,并用ansys对大型渡槽进行模态分析,对比计算结果验证本文模型的正确性.并计算了大型渡槽结构在3种工况分别输入EL-Centro、Taft、天津地震波3种地震波作用下的地震时程响应.     

隔震渡槽结构的能力谱分析方法

基于位移的抗震设计理论,介绍了能力谱法的基本原理和实施步骤。以南水北调工程为背景,应用该方法对渡槽结构的抗震性能进行了研究,并与非线性时程分析结果作对比。考虑到渡槽结构的特殊性,在计算需求谱曲线时,采用基于水工建筑物抗震设计规范的等延性弹塑性需求谱。分析表明:能力谱法可以用于隔震渡槽结构的抗震性能评估。