基于CATIA的三维配筋技术研究

针对水工结构中不规则截面的配筋设计问题,研究了水工结构配筋设计的独有特点,提出了基于CATIA的三维配筋设计方案。渐变段配筋、TBM管片衬砌配筋及闸墩预应力锚索布置的应用实例表明,三维配筋将显著缩短绘图周期,大大减少在制图工作上的人力投入,提高图纸质量,帮助工程师更充分地实现想法,真正实现结构配筋的三维自动化。     

三维配筋技术在实际工程中的应用

阐述了传统配筋技术的缺点和不足,三维配筋的发展及独特优势,介绍了配筋软件的功能及在水利行业中的应用,在节省时间成本、劳动力成本上的优越性,提出了软件的一些不足和建议,并总结了软件在水利行业应用的必要性。     

基于BIM+CAE技术在某水电站发电厂房中的应用

水电站发电厂房中的蜗壳和尾水管属于大体积混凝土结构,对于这种非杆件体系的配筋采用有限元法进行计算可以精确分析结构内部的应力、位移分布规律,还可以根据规范基于应力图形法进行配筋。结合某在建的水电站地面厂房,利用BIM技术建立三维有限元模型,使用abaqus计算分析了4种工况下厂房的应力变形规律,并根据内力结果对蜗壳和尾水管的应力图形进行配筋。     

西藏果多水电站进水口大型牛腿结构设计研究

西藏果多水电站进水口顶部因结构特点及门机布置、运行需求,需在两侧端部向上游各悬挑7.35 m的大型牛腿。对于该类型大体积牛腿,按照现行规范进行结构配筋计算,计算所得配筋很小,不满足最小配筋率;但若按最小配筋率选筋,则往往配筋量较大、布置密集,影响混凝土的浇筑施工和振捣密实,而西藏高寒地区对于混凝土施工质量控制要求严格。结合果多水电站工程,采用多种方法对大体积混凝土进行配筋计算,并运用有限元法进行配筋验算和结构论证,得到较为合理、经济的配筋结果。在满足结构功能需求的前提下,建议尽可能减小牛腿结构尺寸,另外在设计过程应尽可能避免该类型大体积悬挑结构的出现。     

三维钢筋的自动编号技术研究

通过研究目前三维配筋技术的发展现状,提出了基于模型属性和空间关系的三维钢筋自动编号技术,并详述了技术方案原理。该技术方案在ReStation混凝土配筋三维设计系统中开发实现,并在多类型工程中得到了很好应用,值得推广。     

小浪底水利枢纽进水塔温度作用设计

小浪底水利枢纽一字型布置的10座进水塔群,为结构、体型布置最复杂的大体积混凝土基础板和墩、墙等组成的钢筋混凝土建筑物,由于多层孔道纵横交错,温度作用设计难度很大.文章简述了温度作用设计中采用的手段和方法,即对框架结构采用结构力学方法进行了分析,对大体积混凝土结构进行了施工期和运用期的平面和三维有限元温度场及温度徐变应力仿真计算分析,了解了最大温度和应力产生的部位和量级,为进水塔采取温控措施和温度配筋提供了依据.     

大岗山拱坝廊道三维静力线弹性有限元分析及配筋方法研究

基于大型通用有限元软件ANSYS,利用子模型技术精细的模拟了大岗山混凝土高拱坝廊道的应力及变形特性;选取廊道上具有代表性的断面,利用三维插值及坐标变换得到不同特征线上各点的应力值,沿特征线上(单宽)对各点拉应力进行积分算出各特征线处的拉力值,并以最大拉力值作为断面的配筋依据,运用规范方法计算得到各断面处的配筋参数。该方法将三维有限元计算成果成功运用于工程配筋计算,概念明确,所得配筋参数经济合理,在大体积混凝土结构孔口配筋方面有广泛的推广和运用前景。     

水工大体积矩形截面纯弯构件的配筋计算

水工大体积结构配筋计算中应用最小配筋率的规定,明显地存在着不合理现象,为此,本文推荐按“临界截面”的新概念进行计算,并列举了其他四种方法的结果,以资对比.     

ReStation三维配筋系统在导流隧洞工程中的应用

受水力学条件、结构稳定要求等因素影响,导流隧洞进水口结构型式一般较为复杂,结构配筋存在较大难度。以杨房沟水电站导流隧洞工程为例,通过ANSYS有限元计算确定结构配筋参数,再输入至Re Station三维配筋设计系统,通过智能钢筋抽图准确绘制施工图纸,有效地解决了复杂进水口结构大体积混凝土的配筋问题,可为其他类似工程提供借鉴。     

有限元法在大体积混凝土结构配筋计算中的应用

对于结构复杂的水工大体积混凝土,无法按杆件结构力学法求得截面内力来配筋;而采用有限元法分析时,直接模拟钢筋不具可操作性。将有限元法的应力积分得到的内力结果应用到非杆系钢筋混凝土的配筋计算公式中,进而可求出配筋量。以观音岩水电站导流底孔坝段及进水塔结构为例,其整体模型结构复杂、体型较大、设计水头较高,采用ANSYS软件建立三维有限元模型,并利用应力计算结果进行了高应力区的配筋计算。计算过程清晰、结果可信度高,供类似工程的设计人员参考和探讨。     

京津冀农业虚拟水流动及对区域水资源压力影响研究

水资源安全问题一直是研究热点,基于生产-消费状况揭示区域虚拟水流动,对了解水资源利用状况和水资源可持续利用具有重要意义。基于虚拟水视角,以灌溉用水和绿水核算区域农业虚拟水生产,以居民膳食消费核算居民虚拟水消费,以两者的差值核算并分析了京津冀地区在生产-消费模式下农业虚拟水流动特征及对区域水资源压力的影响。结果表明:(1)2004-2015年间,河北、天津、北京年均作物生产虚拟水分别为353.1亿m3、22.9亿m3和16.0亿m3,年均畜牧产品生产虚拟水分别为445.3亿m3、47.6亿m3、36.7亿m3;河北、天津作物虚拟水呈现下降趋势但变化趋势不明显,北京作物生产虚拟水呈现出持续性的下降趋势;河北、天津畜牧产品虚拟水均呈现出先增加后减少最后趋于缓慢上升态势,北京畜牧产品虚拟水呈现持续下降趋势。(2)2004-2015年河北、天津和北京年均虚拟水消费分别为243.7亿m3、61.6亿m3和98.3亿m3,虚拟水消费均呈现出上升趋势。(3)河北省为虚拟水输出型,输出量呈明显的下降趋势,北京市和天津市为虚拟水输入型,输入量呈增加趋势。(4)2004-2015年年均水资源压力指数呈现河北天津北京,水资源匮乏度呈现为天津北京河北,水资源自给率呈现河北天津北京,北京和天津对外部虚拟水输入的依赖程度逐渐增加。京津冀水资源面临着严重的短缺问题,水资源超载严重。提高农业用水效率,优化种植结构,引导合理的膳食结构调整,从生产和消费两方面同时入手是解决京津冀水资源问题的关键措施。     

Planning and Design of Cost-effective Water Harvesting Structures for Efficient Utilization of Scarce Water Resources in Semi-arid Regions of Rajasthan,India

Water-harvesting structures have the potential to increase the productivity of arable lands by enhancing crop yields and by reducingthe risk of crop failure in arid and semi-arid regions, where water shortages are common because of scanty rainfall and its uneven distribution. In semi-arid regions of Rajasthan, India, existing practice of harvesting rainwater is through anicut and earthen embankments. Because of higher costs and higher technical skills involved in the construction of these structures, these structures have not been accepted by the resource-poor local people. Therefore, in the present paper, the detailed design of some low-cost water-harvesting structures using locally available materials and adaptable to the socio-economic conditions of the beneficiaries is discussed. Two types of cost-effective water-harvesting structures, which include dry stone masonry and upstream-wall cement masonry of heights 1, 2, and 2.5 m for catchments of less than 10, 10 to 20, and 20 to 30 ha, respectively are proposed and designed. The analysis of costs involved in constructing dry stone masonry and upstream-wall cement masonry water-harvesting structures, emergency spillway, anicuts and earthen embankments revealed that the earthen embankments have the least cost of construction whereas the anicuts have the highest construction costs for all the selected heights. However, based on the past experiences, earthen embankments are not suitable for the semi-arid regions of Rajasthan. The economic evaluation of the proposed structures indicated that the dry stone masonry structures are very cost-effective for the region with a benefit-cost ratio of 3.5:1 and the net present worth value of Rs. 102978. Although the economic indicators ranked the upstream-wall cement masonry structures lower than the dry stone masonry structures, the former has greater stability and strength compared to the latter. In practice, both the cost-effective water-harvesting structures (i.e., dry stone masonry and upstream-wall cement masonry) are gaining wide acceptance and popularity in the region through some nongovernmental organizations, which have adopted the design presented in this paper.     

确定性切变与大尺度随机应变对湍流小尺度结构的作用

本文用确定性切变模拟时均流动的作用，用大尺度随机应变反映大尺度相干结构中无旋部分的作用，对时均流动与大尺度相干结构夺小尺度结构的作用进行了探讨，并分析了在应变率与切变率较小的情况下小尺度结构的湍能及雷诺应力的变化趋势。     

Scour and liquefaction issues for anchors and other subsea structures in floating offshore wind farms: A review

This article reviews scouring and liquefaction issues for anchor foundations of floating offshore wind farms. The review is organized in two sections: (1) the scouring issues for drag-embedment anchors (DEAs) and other subsea structures associated with DEAs such as tensioners, clump weights, and chains in floating offshore wind farms; and (2) the liquefaction issues for the same types of structures, particularly for DEAs. The scouring processes are described in detail, and the formulae and design guidelines for engineering predictions are included for quantities like scour depth, time scale, and sinking due to general shear failure of the bed soil caused by scour. The latter is furnished with numerical examples. Likewise, in the second section, the liquefaction processes are described with special reference to residual liquefaction where pore-water pressure builds up in undrained soils (such as fine sand and silt) under waves, leading to liquefaction of the bed soil and precipitating failure of DEAs and their associated subsea structures. An integrated mathematical model to deal with liquefaction around and the resulted sinking failure of DEAs, introduced in a recent study, has been revisited. Implementation of the model is illustrated with a numerical example. It is believed that the present review and the existing literatures from the “neighboring” fields form a complementary source of information on scour and liquefaction around foundations of floating offshore wind farms.     

水工混凝土建筑物新型修补材料及其技术的研究

水工建筑物的病害治理需要有可靠的技术，其中修补材料的选择是十分重要的一环。本文中在总结中国水利水电科学研究院结构材料研究所参与的修补工程及使用的材料的基础上，介绍了近年来有关国内外及该所新研制、开发应用的修补材料及其技术、工程应用等经验，可供科研、设计、施工参考。     

丹江口大坝加高初期工程裂缝处理施工工艺

丹江口大坝加高工程的施工是按照结构设计进行的,而丹江口大坝老坝体的使用标准是由裂缝来控制的.因此丹江大坝初期工程的裂缝处理工作是整个大坝加高工程的重中之重.主要阐述了丹江大坝初期工程裂缝的成因及处理的施工工艺.     

病险水工建筑物可靠性评估方法初探

 水工建筑物可靠性评估是水利工程管理中急需解决的问题，将水工建筑物分解为由分部工程组成的层次结构，引入子系统概率重要性系数，用层次分析法导出水工建筑物系统可靠度指标的实用计算方法。     

湍流边界层外区相干结构对异质悬浮粒子运动的作用

湍流边界层外区的相干结构主要表现为大尺度横向涡。本文针对横向涡的特性,提出了横向涡的概化模式。而后对横向涡中单个异质悬浮粒子的运动进行了数字模拟,对粒子的尺度与密度,横向涡特性及小尺度运动对悬浮粒子运动的影响进行了探讨。     

薄壁结构动力计算中一维有限元方法的应用

 针对目前薄壁结构领域存在的建模与计算耗时太大的缺点,将一维有限元的方法引入计算程序的编制,可以大幅度地降低单元与自由度的数目,迅速得到薄壁结构的各项几何参数,从而为后面的弯曲分析、扭转分析、乃至动力学时程响应计算打下基础。数值算例的检验结果表明,这套程序计算所得到的结果与大型有限元软件NASTRAN计算的结果相一致,但耗时却大大缩短,这一特点可以便于结构设计师在结构的初始设计时对抗震动位移迅速作出判断,从而可以大大提高结构设计的效率。     

戈枕水利枢纽渠首建筑物优化设计

鉴于戈枕水利枢纽工程渠首建筑物主要由中、低干渠渠首建筑物组成,叙述了从招标设计到技施设计两个阶段的渠首建筑物布置的优化设计,着重从经济合理、技术可靠、运行安全、施工方便等方面进行优化,通过优化设计,工程满足取水灌溉和发电的要求,发挥了经济效益。