索穹顶与单层网壳组合结构的模型试验研究

研究索穹顶与单层网壳组合的新型空间结构的受力性能.设计肋环型索穹顶与肋环双斜杆型单层网壳组合的结构,对其进行下部索穹顶预应力张拉试验以及结构在全跨和半跨荷载下的静力性能试验.根据试验结果对试验的计算模型进行修正,并将结构在全跨和半跨荷载下的试验实测数据与理论分析结果进行比较.结果表明,实测数据与理论分析之间差异较小,模型设计和试验方法合理,理论分析方法正确.修正的计算模型能准确反映结构的力学性能.     

深部巷道围岩破裂模型试验变形量测研究

针对地质力学模型试验内部变形难以精确量测的难题,以深部巷道围岩破裂模型试验为基础,在模型中布置了布拉格光纤光栅应变传感器和光栅尺位移传感器,对巷道围岩内部的应变和位移进行监测,并布置了电阻应变砖进行对比分析.研究成果表明:1)电阻应变砖、布拉格光纤光栅应变传感器和光栅尺位移传感器测得的围岩内部变形规律基本一致,将光纤光栅应变传感器和光栅尺位移传感器应用于模型试验的内部变形量测是可行的;2)光栅尺位移传感器精度可达到0.001 mm,且具有制作简单、稳定性强、不易损坏等优点,在模型试验中具有广泛的应用前景;3)3种量测手段均揭示出深部巷道围岩内部变形呈现波峰与波谷交替变化,这与模型断面出现的破裂区与非破裂区交替破裂现象相吻合.     

面板堆石坝面板顺坡向挤压破坏机理的试验研究

本文针对面板堆石坝面板顺坡向挤压破坏的钢筋压曲凸起问题开展了试验研究,采用了配有单根立筋的混凝土柱受压试验来模拟面板顺坡向的挤压破坏。试验结果证实了以往研究中无箍筋钢筋混凝土立柱抗压强度低于素混凝土柱、且钢筋保护层厚度越小强度越低的推测。与素混凝土柱相比,保护层厚5 cm钢筋混凝土柱的强度降低约10％。根据试验的破坏荷载结果,通过已有理论解反推出了立柱的侧向支撑刚度k,对于保护层厚5 cm和8 cm立柱k值相应为0.841 N·mm^-2和1.032 N·mm^-2。经过试验结果分析,发现钢筋混凝土立柱各截面不服从应变平面假设,受压中钢筋没有同混凝土一起协调变形,钢筋与混凝土之间相互作用强烈。本研究结果再次说明,限制钢筋的侧向变形是防止面板顺坡向挤压破坏的根本措施。应开展可模拟混凝土中钢筋压曲的挤压破坏数值模拟研究,为这些措施的量化设计提供依据。     

新疆卡拉贝利水库排沙效果试验研究

通过坝区动床泥沙物理模型试验,研究卡拉贝利水库的排沙问题。观测水库排沙运用时的坝前水流形态、沿程流速变化、冲刷漏斗形态,分析不同运用水位和开启不同排沙洞工况的水库排沙效果,并通过敞泄排沙试验探讨水库恢复部分库容的可能性。研究表明,水深与冲沙流量是影响水库排沙的重要因素,相同的冲沙流量下降低水位排沙效率更高。水库应根据上游来水来沙条件、电站运用情况和排沙洞前淤积高程,抓住有利时机,灵活地运用多种方式冲沙。     

尾矿库漫顶溃决动态演化及溃口展宽模型试验

为研究尾矿库漫顶溃决动态演化过程与溃口发展机理及规律,通过3组相似模型试验,对溃口展宽过程和演变机理进行了系统分析,提出了尾矿坝漫顶模式下溃口展宽速率的幂函数公式,并讨论了库水位上升阶段浸润线的变化过程及溃决阶段不同浸润线埋深条件下流速、流量、溃口宽度的变化过程。研究结果表明：尾矿坝的溃决过程可分为坝面漫流与冲沟形成、坝体崩塌与溃口快速扩张及稳定泄流3个阶段;浸润线埋深对流量、流速及溃口最终宽度有较大影响,排渗失效时峰值流量及溃口最终宽度接近正常排渗时的1.5倍,峰值流速可达1.2～1.3倍;降低浸润线高度可以延缓溃决泥石流到达下游的时间,紧急撤离时间也可延长3 min左右;提出的幂函数公式计算值与实测值吻合较好。     

堰塞体溃决离心模型试验供水系统关键技术研究

堰塞体溃决洪水洪峰流量及洪水时程曲线特征的预测是堰塞湖应急抢险及下游风险控制方案制订的重要依据。堰塞体溃决的离心模型试验,在研究堰塞体溃决机理、溃决过程及溃决洪水的历时曲线特征方面独具优势,但离心模型试验供水系统的设计,涉及到从外部静止状态到高速旋转状态的模型中连续供水,同时还要保证堰塞体溃决过程中上游水位为设定的常水头,是堰塞体溃决离心模型试验中的关键性的一大难题。本文围绕以上难题,设计了一种环形水箱以解决从静态到动态模型的连续供水问题,通过理论分析,确定了环形水箱中可提前注入的最大水量。另外在试验箱设置了竖井式溢流口,可以排出高出设定常水头的水体,保证了上游水位的稳定。通过以上设计有效地解决了供水系统中的关键难题,并在后续堰塞体溃决离心模型试验中得到了验证。     

PIV技术在冰盖下复式断面渠道流速测量中的运用

在测定冰盖下复式断面流场、流速的模型试验中,水体中的运动粒子是重点研究对象。粒子图像测速(Particle Image Velocimetry,PIV)技术已在水力学研究领域得到普遍应用,但该技术在冰盖下复式断面渠道模型试验的应用为国内首次。基于试验特点,设计砖砌混凝土的循环水箱,采用变频器配合水泵、流量计实现对流量的定量控制,对不同流量下不同断面的流场、流速进行测定,采用PIV技术对水体中运动的粒子的位移场进行具体分析。试验结果表明,PIV分析结果能够直观反映流场中的状态,且可以避免测量盲区,其所测的流速与多普勒超声测速仪测得值吻合较好,并给出了横向流速分布图,弥补了传统方法无法获得冰盖下的流场分布的难题。     

溢洪道闸墩后水翅的水力特性及消减措施研究

为研究如何避免溢洪道泄洪过程中,闸墩后生成的水翅会给泄洪安全带来诸多不利的影响。本文利用量纲分析和物理模型试验方法,对溢洪道闸墩后水翅的水力特性和消减措施开展研究。试验结果表明,影响水翅长度和高度的主要因素有闸墩尾部出口处的弗劳德数Fr_0、溢洪道坡度i、闸墩宽度等;在相同泄流条件下,若泄槽坡度变小,水翅长度也随之减小,而水翅高度却相应增加;当弗劳德数Fr_0介于2.3与2.8之间时,闸墩后的水翅长度和高度均显著增大。试验还发现水翅的长度、高度与闸墩后泄流下跌角度α有关,当α增大时,水翅长度和高度也随之增大;当α较小时,水翅现象明显减弱或消失。研究结果为实际工程消除水翅现象提供了新思路,提出的复合式斜尾墩比传统四棱台型尾墩能更好地避免水翅发生,对改善溢洪道、泄洪洞闸墩后的水流流态具有参考价值。     

三河口水利枢纽调流调压阀仿真计算分析与试验研究

三河口水利枢纽供水阀采用DN2000-16活塞式调流调压阀。为保证流量符合设计要求、阀门不发生气蚀振动破坏,确保工程安全,针对水头高、流量变幅大、工作条件复杂的问题,进行了调流调压阀的流场仿真分析计算和试验研究。首先建立三维仿真模型,选择合适的计算软件,根据设计流量率定流阻系数后,选择前半段开小孔、后半段开大孔的活塞开孔型式,进行流态仿真计算,包括流场分析、气蚀和振动分析计算。其次,按线性缩尺1∶5设计1台DN400模型机,分析论证模型机与真机的相似性。最后,按照计算参数设计加工一台DN400的模型机,通过试验验证其关键参数和流量特性与计算值的符合性,测量模型机上下游压力、流量等参数,测算其流阻系数、流量系数和流量-压力-开度曲线。结果显示:压力-开度-流量关系符合设计要求,流量/开度比呈直线分布,压力值相等情况下流量比与模型比呈平方关系;DN400模型机仿真分析计算结果与DN2000调流调压阀计算结果比较,流阻系数、流量系数比误差基本≤5%,基本达到相似性要求;与DN400模型机CFD计算结果对比后误差≤5%,试验和计算结果基本吻合,气蚀判定后没有气蚀发生,噪音小于95分贝。结果表明:流场分析计算所用软件是可靠的,DN2000调流调压阀具有良好的抗气蚀性能。通过试验和研究后,研究制定了"模型试验内容及验收标准"和"DN2000-1.6 MPa调流调压阀验收标准",为我国《调流调压阀设计导则》的制定奠定了坚实基础。