大流量预应力渡槽设计和施工技术研究

将现代工程科学最新的并在土木工程其它领域中行之有效的理论、技术、材料、方法应用于大型渡槽设计和施工技术的研究过程之中,同时结合典型工程开展理论分析、模型试验和现场原型试验研究,对当前设计和施工中提出的理论和技术问题给出了科学、经济、合理的解决方法。用课题成果给出的理论和技术体系对现有的大流量预应力渡槽工程进行优化设计和施工,预计可节约投资10%～20%,渡槽单跨经济跨越能力可达30～50m,减震效果可达30%以上,基本上解决渡槽槽身裂缝问题,保证渡槽工程安全运行。     

冻融与碳化交替作用下混凝土损伤模型

应用损伤力学和断裂力学理论,求解出冻胀力作用下混凝土裂纹扩展前后的应变能,建立了基于能量守恒原理的裂纹扩展和损伤模型,并从细观裂纹扩展角度探讨了碳化对冻融的影响,提出了冻融与碳化交替作用时混凝土的损伤模型。研究表明,两者交替作用下,渡槽混凝土冻融损伤有所延缓。     

半椭圆形薄壳渡槽横向内力分析

普通Ｕ形薄壳渡槽底部槽身内壁拉应力过大,渡槽的抗裂防渗难于满足。而且一般需要设横向拉杆,给特大型渡槽设计带来不便。为此,提出一种不设横向联系杆的半椭圆形薄壳渡槽结构,其槽身拉应力可人为调节,可供有关工程设计参考。     

大型输水渡槽水流超常波动成因分析与对策

南水北调中线总干渠十二里河渡槽在大流量输水时出现波幅达1.0 m的超常大波动现象,总干渠输水能力受到影响,对相关建筑物构成危害.通过水力学模型试验,复演了原型渡槽大流量输水时的超常大波动现象;分析揭示了渡槽产生超常大波动的成因是渡槽出口的"卡门涡街"及由此引发的渡槽进口左右两槽进流量的周期性变化.从消除渡槽出口墩尾"卡...     

多槽U型渡槽结构设计中的几个问题

大流量多槽联结的U型渡槽是一种新型的结构形式,介绍利用平面杆件理论和三维有限元模型,对这种结构进行应力分析和配筋方法.     

U形渡槽流固耦合动力作用研究

为了研究强震下渡槽的流固耦合动力作用,本文首先用VOF模型验证了渡槽内水体响应的非线性,然后通过位移有限元方法建立了U形渡槽流固耦合模型,并根据地震作用的特点构造了一组Ricker子波,分别计算了刚、柔性槽体模型的动力时程响应。计算结果表明,渡槽流固耦合动力作用的强度主要受流体晃动频率、槽体自振频率两个因素控制,当外界激励的频率接近这两个频率时,渡槽的流固耦合动力作用将变得十分显著;当激励频率达到水体晃动频率的2倍时,水体主要运动方式将由表面晃动转变为整体惯性运动;地震作用下水体动力响应的非线性可以忽略。这些现象在渡槽抗震设计中应当引起足够的关注。     

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。     

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。     

迈步式移动模架在渡槽施工中的应用

针对目前国内同类型最大(过水流量100m3/s、跨度24m)现浇预应力混凝土"U"型薄壳渡槽的结构特点,借鉴桥梁施工技术,樟洋渡槽采用了迈步式DZ500移动模架施工.对迈步式DZ500移动模架的结构及原理进行了介绍,详细地分析了移动式模架的施工工艺、施工方法极其施工优点,同时对迈步式DZ500移动模架存在的不足提出了建设性建议.迈步式DZ500移动模架施工为国内水利工程施工的创新,对以后我国类似水利工程的施工具有参考借鉴作用.     

南水北调大型渡槽纵梁不均匀挠度对结构的受力影响分析

南水北调中线工程总干渠规模巨大、水头低,沿线大型渡槽设计大量采用多槽一联大跨度预应力钢筋混凝土结构,槽身纵向受力体系由多道纵梁承担,槽身纵向挠度不仅是结构正常运用的一项控制指标,纵梁间的不均匀挠度差对多槽一联的渡槽横向结构的影响也是不能忽视的.纵向结构不均匀挠度差过大,会引起槽身横向结构附加内力过大,甚至引起结构破坏.通过对河北省典型跨河渡槽纵梁不同运行工况的挠度计算,将纵梁间挠度差作为横向计算的初始变位,计算此变位对横向内力的影响.再通过对纵梁预应力的调整,使各种计算工况下纵梁产生挠度对横向结构影响最小,从而达到结构优化的目的.