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。     

高震区梁式渡槽摩擦摆支座参数敏感性分析

以滇中引水工程积福村输水梁式渡槽工程为背景,选取最高墩和最矮墩为研究对象,采用非线性时程分析法,计算分析了纵向、横向设计地震作用下,摩擦摆支座滑动面曲面半径R和摩擦系数μ对支座水平位移、墩底弯矩的影响。结果表明:(1)在水平地震作用下,在曲面半径R一定时,支座水平位移随着滑动摩擦系数μ的增大而减小;当μ值在0.02～0.04之间变化时影响最明显,μ值接近0.1时,支座位移趋于一致。(2)在纵向地震作用下,墩底弯矩随μ增大而增大。(3)在横向地震作用下,当R取2 m时,墩底横向弯矩随μ值增大而增大;当R值在3～10 m之间变化时,墩底横向弯矩则随μ值的增大而出现先减小后增大的趋势,存在明显的拐点。相关参数研究成果对摩擦摆支座设计制造具有重要参考价值。     

强震作用下大型排架式U型渡槽的损伤破坏分析

强震作用下排架式渡槽结构易发生损伤开裂破坏,使结构整体抗震性能发生改变.基于混凝土塑性损伤本构模型,采用等效弹簧模拟桩-土之间的动力相互作用及温降法模拟槽身三向预应力钢筋作用,应用时域分析法对某大型排架式U型渡槽在强震作用下的动力响应规律及损伤破坏发展过程进行分析,得到强震作用下排架式渡槽的破坏模式及抗震薄弱部位,研究排架式渡槽结构的整体抗震特性.研究表明,在强震作用下结构损伤破坏较大区域主要集中于下部排架盖梁、连系梁与排架柱交接的部位,可能出现混凝土开裂现象,是该排架式渡槽结构的抗震薄弱环节,而槽身整体破坏性较小.对于地震烈度较高地区的排架式渡槽结构,应重点关注下部支撑结构的抗震安全性.     

长渡槽段水流运动的复合模拟

长渡槽内水位变化、流速流态等水力特性是工程设计部门甚为关注的问题.南水北调中线一期工程总干渠长约10km的沙河渡槽长宽比大、过水建筑物多等,单独采用物理模型试验进行研究不太经济,单独采用二维甚至三维数学模型进行计算也存在模型参数难以确定的困难,采用复合模拟方法经济有效地解决了以上难题.在设计流量与加大流量的条件下进行计算,得到如下主要成果:沙河渡槽内3个弯道中,鲁山坡落地槽弯道段的横向水面差最大,设计和加大流量工况下分别达0.056m和0.066m;沙河渡槽内水流衔接良好,流态平稳.     

大型渡槽智能隔震数值模拟

大流量渡槽上部结构质量很大,远大于一般桥梁的上部结构,在地震作用下,惯性力很大.为减轻地震作用,常采用隔震支座.但在地震作用下,隔震支座的位移可能过大,为了控制支座位移,采用磁流变阻尼器来进一步控制,形成所谓智能隔震控制.首先给出了某大型渡槽智能化隔震模型.智能隔震结构由隔震支座和磁流变智能阻尼器构成,然后对地震作用下的某大型渡槽进行时程分析.分析数据表明,智能隔震模型能有效减轻地震作用,同时又不会让渡槽槽身侧向位移太大,保证了槽身和支座的安全.     

渡槽仿真参数确定及其非线性接触风振分析

为研究渡槽仿真参数确定及其非线性接触的风振响应规律:首先,建立了考虑跨间非线性接触的三跨渡槽有限元模型,并以实测频率为目标值,采用响应面法对有限元模型进行了参数确定;其次,通过自回归滑动平均模型模拟了脉动风场,并对渡槽的有限元模型进行了脉动风压下的非线性接触求解,对渡槽结构风振响应进行了分析,并将单跨、跨间无连接等模型的风振分析结果进行对比。结果表明:跨间接触面较大的拉、压应力集中在槽外壁一侧、槽内壁和槽身顶架处,有较大的剪应力出现在跨间部位,并且向槽身延伸,反映出混凝土的塑性变形趋势。考虑跨间接触后,风振位移及速度响应整体变小,单跨模型位移响应值偏小,所以,对渡槽动力进行研究应该考虑多跨效应。     

南水北调工程下承式桁架拱渡槽结构分析研究

1、引言 南水北调中线工程是为解决我国北方地区水资源严重短缺的问题而兴建的一项特大型跨省、跨流域宏伟调水工程，在新世纪的水利建设和国民经济发展中具有重要的战略地位。中线工程输水总干渠长1432km，仅穿越集流面积1Okm以上的河流就有600多条，河道均需采用立交的形式（渡槽、倒虹吸、涵洞、暗涵等）通过总干渠。预应力钢筋混凝土下承式空腹桁架拱渡槽兼有拱和梁的特点，桁架拱拱脚水-平推力主要由下弦杆承担，支座无水平推力．下弦杆采用预应力钢筋而能有效控制裂缝并减轻结构自重，因此适用并被广泛应用于南水北调工程中。     

大型梁式渡槽竖向地震作用估计

应用流体势流理论与结构的振动理论 ,通过流 固耦合简化分析 ,导得了渡槽承重简支梁的湿频率及湿振型估算公式 ,导得了结构竖向地震响应的时程计算公式 ,应用反应谱法 ,导得了作用于结构的等效竖向地震荷载估算公式 ,做了几项数值算例 ,分析结果表明 :(1)由于附连水质量的影响 ,梁的湿频率比其干频率要低 ,但湿振型与其干振型完全相同 ;(2 )水质量在结构竖向地震响应中起着重要的作用 ,竖向响应的幅值随着不同的场地而发生改变 ,一般水越深 ,结构的响应越大 ;(3 )在 7度设防时应考虑竖向地震的作用。     

南水北调中线漕河渡槽结构地震动力特性研究

通过对结构与理想流体耦合问题的分析,采用迦辽金法推导了具有压缩性流体与固体流固耦合问题的动力有限元分析模型,模型考虑了流固耦合问题的附连水质量问题;结合渡槽所在地地震烈度特点,计算了南水北调中线漕河渡槽结构的地震反应。在计算结果分析的基础上,研究表明随着水位的上升,渡槽结构地震反应增大,说明槽身与水体的相互耦合对渡槽结构地震反应是有影响,会引起结构应力、变形的改变。计算成果有利于指导施工和运行期安全监测与管理。