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.     

漕河渡槽槽身混凝土配合比优化及性能试验

漕河渡槽是南水北调中线干线上的一座大型交叉建筑物,槽身混凝土设计指标为C50W6F200,属高强高性能预应力钢筋混凝土,要求混凝土具备高工作性能(低坍落度、高流态、稳定泵送)、高抗裂性能(低收缩)、高抗渗性能、高抗冻性能及防止碱骨料反应的高耐久性能。本文通过掺用聚羧酸系高效减水剂、高性能引气剂、优质粉煤灰以及改善骨料质量、优化骨料级配等技术手段,对C50渡槽槽身混凝土进行了配合比优化及性能试验研究,为工程施工推荐了满足设计要求,具有良好的抗裂、抗渗、抗冻性能,经济合理的施工配合比。施工实践证明,渡槽槽身混凝土质量良好。     

排子河渡槽渗漏的处理

湖北省引丹灌区排子河渡槽经过30多年的运用,渗漏情况严重,大量止水带失效,槽身出现多处裂缝,钢筋裸漏并出现不同程度的锈蚀.在分析了渡槽渗漏原因的基础上,采用化学灌浆、碳纤维布加固等方式进行处理,可为其他渡槽的加固工程借鉴.     

深圳东江水源工程渡槽伸缩缝漏水及隧洞裂缝处理

SK手刮聚脲具有良好的延伸性、防渗性、抗冲磨性及耐久性。针对深圳市东江水源一期工程渡槽及输水隧洞中出现的缺陷,本文论述了原伸缩缝表层止水方案的缺点。由于每年停水检修时间短,提出了以SK手刮聚脲复合胎基布和GB柔性止水材料为主要材料,快速修复渡槽伸缩缝表层止水方案及快速修复隧洞裂缝的方案,并在现场进行了试验及应用。一年多的运行实践证明,选择的材料及方案是合适的,止水效果好、施工速度快,处理后的渡槽伸缩缝及输水隧洞裂缝满足工程正常运行的要求。     

输水工程中空心墩的三维有限元分析

在大型输水工程中,空心墩结构被广泛使用,其墩身结构复杂、承受荷载大,应对其结构应力状态进行分析.采用有限元计算方法,分别对空心墩墩帽、墩身和承台的受力状况进行了分析.结果表明:空心墩结构受力条件较好,能够较好地将上部结构荷载均匀传递到基础上,并且节省建筑材料;墩帽在支座处出现最大压应力,墩帽顶部两中支座中间易出现较大的拉应力,结构设计时应予以充分重视;墩帽的支座处、承台与桩基的接触部位存在明显的应力集中现象,应进行相应的抗冲切演算和结构加强设计,防止结构出现冲切破坏.