基于实测钢筋应力的某大型渡槽力学参数反演分析

渡槽经长期运行后,其材料力学参数与设计参数存在较大差异,为获得渡槽真实物理力学参数,基于实测钢筋应力进行参数反演分析。首先开展现场通水钢筋应力监测试验获得实测钢筋应力,然后基于三维渡槽有限元计算确定水压因子,进而建立实测钢筋应力统计模型,并采用回归分析法分离出水压分量和温度分量,最后采用正交设计-神经网络模型-数值计算相结合的方法,优化反演渡槽材料力学参数。研究表明:所建立的实测钢筋应力统计模型拟合精度高,反演获得的渡槽内缘保护层混凝土、外缘保护层混凝土、槽身和端部混凝土以及钢筋的弹性模量分别为相应设计参数的37. 87%、34. 97%、66. 23%、63. 79%,该渡槽劣化较为严重。     

基于速度与加速度准则的泄水闸裂缝工作性态诊断

裂缝实测资料综合反映了现场复杂因素对水工混凝土结构宏观裂缝性态的影响,考虑时效分量是评价裂缝工作性态的重要依据,可基于速度与加速度准则对裂缝工作性态进行诊断。结合王甫洲水利工程泄水闸实际情况,选取水工混凝土结构裂缝典型位置安装裂缝计组,监测获得经历不利荷载工况下的裂缝实测资料,建立反映温度非线性效应的裂缝统计模型,分离获得时效分量,采用速度与加速度准则对时效分量进行诊断。裂缝实测资料的应用分析表明,考虑温度非线性效应的裂缝统计模型拟合效果较好,虽然王甫洲水利工程泄水闸检修门库裂缝部分测点时效分量表现不收敛,但均趋于闭合,由此诊断该泄水闸裂缝目前处于稳定状态。该方法能简便且可靠地反映裂缝的时变规律,可为水工混凝土结构的裂缝工作性态诊断提供参考。     

基于混凝土无应力计测值统计模型反演热膨胀系数

针对不同降温时段的无应力计测值反演的热膨胀系数具有随机性这一问题,采用无应力计的温度作为温度变形因子,3个指数函数进行组合作为自生体积变形因子,建立了无应力计测值的统计模型,提出了基于无应力计测值统计模型反演混凝土热膨胀系数以及分离自生体积变形分量.实践表明,基于无应力计测值统计模型反演的混凝土热膨胀系数稳定性较好.     

高拱坝谷幅变形特征及影响因素分析

针对我国一些高拱坝蓄水后出现谷幅收缩现象,影响大坝工作性态和长期安全的状况,基于国内某高拱坝的谷幅变形监测资料,全面分析了谷幅变形的时空分布规律,并通过建立谷幅变形多元回归模型,对各条测线的谷幅变形过程进行了回归分析,分离出谷幅变形的主要影响因子。在此基础上,结合坝址区特定的工程地质和水文地质条件,对谷幅变形的影响因素进行了分析。结果表明,谷幅实测变形中库盘水压面载引起的变形分量、库水位滞后效应分量以及气温分量较小,大多数为时效变形;在特定的水文地质条件下,蓄水后渗流场演变过程中岩体应力的不断变化调整可能是谷幅收缩变形的主要诱发因素。     

混凝土大坝变形监控指标拟定的混合法

针对混凝土坝变形监控指标拟定涉及的材料参数众多且不容易准确获取的问题,考虑到水压分量数值计算涉及的参数相对较少且计算结果相对可靠,采用数值计算-变形统计模型的混合法拟定混凝土坝变形监控指标,即水压分量采用不利水位工况下数值计算值,其它分量则采用不利工况下变形统计模型的分离值或反映非线性效应的分量值,结合某常态混凝土高拱坝,提出了基于混合法拟定混凝土坝变形一级、二级监控指标。分析表明,基于混合法拟定的变形一级监控指标与典型小概率法拟定的监控指标接近但略大,这表明该拱坝目前处于黏弹性工作性态,但混合法拟定的变形一级监控指标考虑的因素更全面,而且材料性能分项系数的引入明确了强度参数的合理取值。     

燕山水库防渗墙安全监测仪器安装及资料分析

为掌握燕山水库大坝基础防渗墙运行性态,施工期分6个断面安装埋设了96支应变计、无应力计、钢筋计和土压力计.采用自行研制的钢架弹出机构来安装土压力计,保证了所安装仪器的完好率.实测资料分析表明,各监测仪器运行正常,防渗墙工作性态正常.     

江口大坝首次蓄水期实测变形与应力分析

介绍了江口拱坝首次蓄水期的变形与应力实测资料分析结果,通过变形应力各类模型与理论计算成果的对比分析,对大坝整体工作性态进行了评价。     

嘉陵江金溪航电枢纽大坝钢筋计监测资料分析

针对嘉陵江金溪航电枢纽大坝结构监测资料进行分析,在2012年7月至2013年6月,钢筋计R1仍呈隔年变化规律;钢筋计R5、R8的测值在2012年末出现突降,压应力突然增大;钢筋计R8和R11测值未服从前期的年周期性变化规律,压应力稍大并呈现趋于平稳的态势,建议对其重点监测和分析。其他钢筋计测值基本服从前期的年周期性变化规律。钢筋计R5、R8的最大压应变测值超出前期的监测序列的最大值,钢筋计R1、R5、R8的年变幅测值均超出前期监测的范围;钢筋计R5、R9的年均值测值之前为拉应变,本监测区间变突为压应变,变幅小于3;钢筋计R8、R10、R11的年均值测值超出前期监测的范围;建议对钢筋计R1、R5、R8、R9、R10、R11进行重点监测和分析。其余钢筋计测值基本均在前期监测序列的极值、年变幅和年均值之间,未超出各钢筋计前期的监测范围。通过较多的观测数据并进行具体的分析,全面了解大坝的运行情况,对大坝的安全具有指导意义。     

基于云模型与信息融合的渡槽安全评价方法

在南水北调工程中,渡槽是关键的长距离输水建筑物之一,其运行安全关系到整个跨流域输水系统的稳定。针对渡槽的工作性态评价,以渡槽监测数据的建模分析成果为基础,采用不确定性问题研究常用的云模型与数据融合方法进一步处理,提出了一种基于云模型理论与多个测点预测分析结果相融合的渡槽安全综合评价方法,该方法依靠渡槽安全预测模型的分析结果来对渡槽运行情况作出评价,有效避免了评价过程的主观性。结果表明：该方法依据预测模型的分析结果可以准确评价渡槽的工作性态,为渡槽的安全综合评价提供了一种新的方法。     

基于挠度公式的重力坝水平位移监测模型水压分量的校验

对宝珠寺大坝17号和22号坝段顺流向水平位移监测资料进行统计回归分析,得到模型的回归方程及各影响分量,同时使用挠度理论公式验证了其中水压分量的精度。此分析方法对于重力坝变形监测模型中水压分量的精度校验、乃至确定相关项目的监控指标,有借鉴和参考意义。     

三峡水电站左岸厂房水轮机蜗壳保温保压后运行监测成果分析

对三峡水电站左岸厂房蜗壳在充水保温保压进行外包二期混凝土浇筑后,设计低水头运行的情况下的监测资料进行了简要分析,通过对蜗壳的钢板应力、钢筋应力、应变等监测资料在蜗壳运行期间充、放水的变化,结合数理统计模型与应力分布图,简述了三峡蜗壳钢板及外包混凝土的不同工况下的变化规律,为工程运行和保温保压进行二期混凝土浇筑工艺的效果提供了参考依据.     

不同初始孔隙水压力下混凝土动态力学特性

为研究不同初始孔隙水压力下混凝土动态力学特性, 利用10 MN大型多功能液压伺服静动力三轴仪进行不同初始孔隙水压与不同加载速率下的混凝土常三轴试验。结果表明:不同围压下, 混凝土内部孔隙水压的变化规律可分为迅速变化、缓慢变化和趋于稳定3个阶段。不同应变速率下, 混凝土峰值应力随初始孔隙水压的增大逐渐增大, 高应变速率提高了初始孔隙水压力对混凝土峰值应力的影响; 初始孔隙水压力在较大程度上提高了混凝土峰值应力的率敏感性。不同初始孔隙水压力下, 混凝土峰值应力随应变速率的提高逐渐增加。依据试验数据, 基于Weibull统计理论模型构建了混凝土水环境下的经验率型本构方程, 对不同初始孔隙水压下混凝土常三轴动态压缩应力-应变曲线进行描述, 拟合效果良好。这证明所建模型可用来描述不同工况下混凝土应力-应变全曲线及损伤变化规律。     

湿度对薄壁渡槽受力变形的影响分析

混凝土力学特性受湿度影响,且存在湿胀特性。混凝土薄壁渡槽与水接触面积大,输水时间长,故其内部湿度变化会影响自身性能。基于Fick第二定律建立湿度扩散模型,应用物理试验率定了饱和湿度扩散系数。考虑到混凝土弹性模量随湿度的变化和湿胀效应,建立渡槽湿度场和应力场分析模型,以研究分析渡槽槽壁湿度不同扩散深度对渡槽变形及内力性能的影响规律。结果表明,随着输水时间延长,槽壁内湿度扩散深度沿厚度方向呈非均匀分布。湿度扩散深度会影响渡槽变形和应力分布。随湿度扩散深度增加,渡槽纵向挠度有所增加,横向变形有所减小,横向效应大于纵向影响程度。湿度增加使渡槽槽壁内侧压应力增大,外侧拉应力增大,这有利于渡槽结构整体安全,但不利于外侧抗裂。     

渡槽水体的热交换及水温和含冰率的时空变化

渡槽是一种高架空中的输水建筑物,冰期易于形成产冰场,可能导致下游发生冰塞灾害。考虑渡槽外壁与大气的热交换,包括太阳辐射、外壁和大气的长波辐射、地表的长波辐射和反射及对流等因素,提出了渡槽外壁温度及水体与渡槽热交换的计算模型。建立了冰期渡槽水温时空变化的一维数学模型,采用特征线方法得出水温随时间和离开渡槽进口距离的增加呈指数规律变化的重要结论。在此基础上,导出了渡槽含冰率与负水温成正比的理论公式。算例表明,如果忽视水体与渡槽的热交换,则可能导致计算冰情远远偏离实际情况的结果。     

南水北调中线工程输水建筑物整流累积效应研究

为分析输水建筑物整流对南水北调中线工程输水能力的影响,以陶岔渠首闸至十二里河渡槽渠段为例,建立一二维耦合水动力模型,其中渠道段采用一维模型,4个输水建筑物段(刁河渡槽、湍河渡槽、严陵河渡槽和淇河倒虹吸)采用二维模型,利用多年实测数据对耦合模型进行率定。分别对无整流方案和15种整流方案进行模拟计算,分析不同整流方案对上下游的影响,进而确定水头损失最小的整流方案。结果表明:单体整流影响范围为建筑物上下游3~5.km,多个建筑物整流的累积效果小于单个建筑物整流效果的线性叠加;对渠段中间2个输水建筑物(湍河渡槽、严陵河渡槽)进行整流的效果优于对上下游2个输水建筑物(刁河渡槽、淇河倒虹吸)进行整流的效果。     

南水北调中线工程渡槽结构冰盖温度膨胀力研究

南水北调中线工程在冰期输水过程中将会出现冰盖温度膨胀力,尤其可能影响渡槽结构的安全。但是冰的力学特性非常复杂,影响因素很多,同时渡槽结构纵向尺度与冰盖厚度相差悬殊,因此采取如下研究思路:首先在室内对小尺度冰试件进行多条件的膨胀力测试,而后建立小尺度试件的有限元仿真数学模型,并根据试验测试结果对数学模型进行调试验证,最后利用校核后的数学模型对渡槽结构的冰盖膨胀力进行分析计算。研究发现:冰温度膨胀力极值随冰厚的增长呈现出近似于线性增长的变化趋势;冰盖厚度不同,温度膨胀力也呈现出不同的变化特征:冰盖厚度越大,温度膨胀力增长速度越快,膨胀力极值越大,到达极值后,膨胀力下降速度越慢;渡槽内,将冰的温度膨胀力作为线载荷考虑时,可达102.21kN/m,这一量级的水平载荷作用,将对渡槽结构的安全性造成威胁。南水北调中线工程冰期输水过程中应采取措施,避免渡槽结构内形成稳定冰盖。     

梁式多侧墙渡槽结构地震位移响应分析

以开口型渡槽为研究对象,应用housner理论,建立流固耦合力学模型,选择中周期地震波,施加于渡槽结构的X、Y、Z方向,运用ANSYS分析软件及结构动力分析的时程分析法,对渡槽结构进行地震响应分析,计算4种工况(空槽、中槽过水、两边槽过水、全部过水)下,渡槽结构各部件(槽身、槽墩、侧墙、底板)的位移响应。结果可知,槽身侧墙的横向抗震能力相对较低,是各种工况下的安全控制因素;流固耦合作用下,渡槽的不同结构部位,其最不利的工作状况不同;水平向地震影响(无论是横槽向还是顺槽向)下,工况4最为不利;槽身横槽向地震位移远大于顺槽方向;水平向地震激励引起的渡槽地震响应,大于竖向激励引起的地震响应。     

预应力排水渡槽钢筋失效研究

结合南水北调中线工程预应力排水渡槽结构设计,采用三位有限元方法,进行局部预应力钢筋失效分析,通过对比研究不同失效模式下渡槽应力分布状况,指出了对此类渡槽影响应力最大的失效模式.