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。     

基于桥墩防护的铁塔基础成品防护技术及其装置设计

为了降低铁塔基础的破损率,提高工程创优质量,根据对基础破损现状的调查、五种基础成品防护方法的对比分析、借鉴桥墩防护技术,提出了基础成品防护技术建议。从保护装置组装方式、接口设置、基础保护范围、保护装置材质四个方面论证分析,提出了保护装置的最佳设计方案。研究结果表明:不采取基础成品防护措施时,基础破损率平均达到7.3%;保护装置的最佳设计方案为楔形组装方式,四边设置接口,对基础四角及棱边、四角纵向延长均采取保护,采用NBR+PVC合成材料,在结构上由固定部件和可调整部件构成。经现场使用验证保护效果明显,还具有防盗、安装拆卸简便、便于运输、循环利用率高等特点。     

组合锤置换墩极限承载力计算方法

为研究组合锤置换法加固软土地基的承载性能,需建立置换墩的极限承载力计算模型并验证该计算方法的可行性.首先,进行室内模型试验,研究置换墩墩体形态和墩体破坏模式.其次,在模型试验的基础上,根据能量法建立置换墩极限承载力的计算模型,代入模型相关参数,基于GA_PSO优化算法在Matlab平台研究各参数对墩体极限承载力的影响.试验和计算结果表明:置换墩典型的墩体形态为一轴对称的旋转体,纵向剖面为上大下小的梯形截面;极限状态下墩体的破坏模式为鼓胀破坏;墩径和墩周土体强度对提高墩体极限承载力影响显著,此与组合锤置换法设计理念相吻合.最后,通过一工程案例,验证了该计算方法应用于组合锤置换法初步设计是可行的.     

某特大简支梁桥墩身开裂的事故排查

桥梁裂缝严重影响结构安全性和耐久性,不符合“绿色建造”和“可持续发展”的相关理念。文章对某特大简支梁桥桥墩开裂现象进行事故排查,为裂缝修复工作提供依据,以促进桥梁施工各个环节的规范化。考虑支座中未拆除的临时连接螺栓对墩、梁的约束作用,首先以Abaqus分析未拆除的临时连接螺栓对支座水平剪切变形的约束作用,然后以Midas计算了3种最不利工况下桥墩墩顶处的支座反力,最后以ANSYS分析3种最不利荷载组合时墩身应力。结果表明,即使按墩顶的4个纵向活动支座临时连接被同时破坏的最不利情况考虑,墩身在3种最不利工况下的最大主拉应力也仅为0.08 MPa,远未达到C30混凝土的拉应力容许值0.73 MPa。因此,架梁完成后未及时拆除支座临时连接的限位螺栓并不是导致该桥墩身开裂的主要原因,事故调查需从其他方面入手。但该疏忽会在桥墩中引起拉应力,应尽量避免,确保桥梁建造的各个环节更为规范。     

进水口前立轴旋涡的数值模拟及消涡措施分析

原设计方案试验发现溢洪道进口产生串通旋涡,为消除有害旋涡,在环形堰口对称布置3个防涡墩,结果表明消涡效果良好,可有效降低堰上水位,增大流量系数。采用RNG k-ε紊流模型对有无防涡墩两种情况进行模拟,再现了漏斗状吸气旋涡,计算结果与测量数据吻合良好,验证了旋涡模拟的可行性。从环量的角度分析了防涡墩的消涡作用,发现旋涡的形成存在一个环量随时间递增的过程,而防涡墩的设置可大幅度减小水流环量。对旋涡稳定时水面环量和涡量的变化规律也进行了分析,随着半径的增大,环量相应增大,涡量则减小。     

某拦河闸底流消能工消能防冲试验研究

通过物理模型试验,对某拦河闸底流消能工进行消能防冲试验,测试和分析不同开度下的水闸运行流态、流速分布及上下游水流衔接状况,研究成果可供工程设计参考。     

基于“投资-效益”准则的RC桥墩全寿命总费用

基于性能的抗震设计于20世纪90年代兴起以来,目前在土木建筑方面的文献较多,但是关于桥梁的研究成果较少。采用五级钢筋混凝土桥墩结构性能水平,以钢筋混凝土桥墩墩顶位移角为量化指标,建立了钢筋混凝土桥墩性能水平与钢筋混凝土桥墩位移角限值之间一一对应的关系。将地震危险性分析与最优设防烈度结合起来,建立基于投资-效益准则的RC桥墩全寿命总造价计算的通用框架。     

南水北调中线工程桥墩壅水特性研究

南水北调中线总干渠沿线设有阻水的槽墩、桥墩1 145座,合理分析槽墩、桥墩的壅水大小,对于准确复核总干渠水面线、分析渠道输水能力具有十分重要的意义。本文利用Flow3D软件模拟了南水北调中线工程中常见的圆柱型桥墩的壅水特性,计算体型包括单排、双排和三排桥墩,桥墩的阻水比为5.0%~7.14%。分析表明,单排桥墩壅水的数值模拟结果与Yarnell修正公式计算结果相近;多排桥墩联合壅水值随桥墩排数的增加而增加。     

混凝土结构有限元计算中预应力模拟方法及比较

介绍了钢筋混凝土结构有限元分析中模拟预应力的方法并给出相关公式。以块体结构和预应力闸墩为例,对比了不同预应力模拟方法的差异。分析结果表明：荷载法计算精度受预应力筋矢跨比的影响,当矢跨比较大时会有较大误差;节点力法能够模拟任何曲率的预应力筋作用,网格划分合理时计算结果与考虑张拉过程的实体力筋法一致;对于非杆系预应力混凝土结构,需考虑混凝土开裂时应采用实体力筋法,否则可采用节点力法;采用实体力筋法模拟预应力作用时,是否考虑张拉过程对锚固端附近的混凝土压应力影响较大,对其它部位影响不明显。     

三杆六脚体对桥墩周围流场影响的试验研究

为寻求保护桥墩周围河床避受冲刷的有效方式,采用物理模型试验的方法,对三杆六脚透水架体对桥墩周围流场水力特性的影响进行了研究分析。结果表明,三杆六脚透水架体不但能削减穿越其内部的水流流速,在床面附近形成流速减速区域,将墩周马蹄形旋涡和墩后尾流漩涡的作用能量有效地转移到远离床面的水体中,而且还能利用自身扰流消能和实体抗冲的双重特性有效抑制墩前向下水流对床面的冲击。