河流丁坝“BIM+”创新设计方法研究

丁坝设计常借助室内水槽、恒定水流试验进行,往往与实际情况相差较大。以大数据和现场试验为基础,采用BIM+冲刷微地形成图技术,通过现场修建试验丁坝群、河道自然行洪过程,确定试验丁坝群附近的冲刷微地形变化过程的三维水动力数学模型及相关参数。将治理河段设计洪水过程线作为模型的入流条件,利用三维水动力模型模拟拟建丁坝群的防护效果,通过不断优化、调整丁坝位置、长度、坝头结构等参数,使其达到水流流势平稳、水流结构稳定、冲刷坑小且冲淤平衡效果好的目的。

混凝土坝预制廊道三维有限元分析及配筋方法

基于ANSYS提供的子模型技术,对碾压混凝土坝复杂廊道结构的应力变形规律进行仿真分析;选取预制廊道结构中拉应力区的典型截面,通过应力路径积分法计算各截面的最大拉力,并结合规范中弹性应力图形面积配筋法得到结构配筋参数。结果表明:该方法适用于廊道等孔口结构的受力变形分析与配筋计算,概念清晰,计算简单,配筋参数经济合理,能有效为大体积混凝土中的孔口结构设计提供可靠依据。

灰色理论在地应力场分析中的应用

信息部分明确、部分不明确的系统为灰色系统,地应力场则是典型的灰色系统。用系统工程灰色理论进行地应力场分析,可处理实测地应力资料少的小样本问题,能得到满意的结果。系统工程灰色理论是进行地应力场分析的一种有效的方法。

初始地应力场多方程回归分析

在初始地应力场分析问题中,采用了多方程回归方法。该模型同时考虑了一组变量(包括自变量与因变量)之间的所有关系。在此基础上,采用逐步回归法进行计算,进一步提高了计算精度。由此,得到了回归效果更显著的初始地应力场。

断层错位影响下输水管道结构分析

对于穿越复杂地质条件下的输水管道,有的工程中采取了在输水管道中间设置波纹管伸缩节的措施,它有效地控制了管道的变形,改善了结构的应力分布通过采用大型有限元结构分析软件,对在活动断层错位影响下的隧洞内输水管道进行了分析计算,对其安全性进行了评价。

防渗墙施工中的孔斜控制和修孔器修孔

分析了实际工程中防渗墙造孔施工过程中导致偏孔的地质、机械和人为等因素 ,采用预防偏孔措施可有效地防止或减少偏孔。阐述了一种新的高效孔斜纠偏措施修孔器修孔 ,在砂卵石地层使用修孔器可较常规修孔方法明显地提高工效。

沿海地区水闸安全鉴定分析

水闸安全鉴定管理办法提出水闸工程要定期进行安全鉴定,分析了水闸安全鉴定工作的现状及存在的问题。在总结浙江省沿海地区众多水闸安全鉴定工作的基础上,针对沿海地区水闸安全鉴定的特点,给出了具体的水闸安全鉴定分析方法。为今后水闸安全鉴定工作提出了需要重视的若干要点,对水闸安全鉴定及指导除险加固工程有一定的实际意义。

地下厂房岩壁吊车梁结构研究

在考虑西龙池抽水蓄能电站工程地形、地貌、地质条件、岩性、断裂带等因素的基础上,用非线性弹塑性有限元方法对岩壁吊车梁结构进行了系统的研究,并详细分析了岩壁吊车梁施工与运行期的围岩变形、应力以及稳定性.研究结果表明:西龙池抽水蓄能电站地下厂房的开挖施工引起的围岩变形符合一般的地下硐室开挖规律,岩壁吊车梁施工与运行没有异常的变形;岩壁吊车梁施工及运行对围岩应力以及屈服域范围均不构成影响;岩壁吊车梁锚杆对吊车梁稳定起决定性作用;像西龙池抽水蓄能电站这样围岩以Ⅲ类为主的地下厂房也可采用岩壁吊车梁结构.

近海风电筒型基础风机结构地震动力响应分析

为研究近海风电筒型基础风机结构的地震动力响应,基于ABAQUS软件的UMAT平台嵌入了能够反映土体非线性与滞后性的等效线性动本构模型,考虑土—结构相互作用(soil-structure inter-action,SSI),针对国内某近海风力发电系统构建"桨叶—塔架—筒型基础—土体"的有限元—无限元耦合分析模型,在静力分析的基础上采用时域分析法对其进行动力响应分析。研究表明,SSI效应会降低结构的自振频率;在地震动作用下,该风机高塔结构水平向加速度响应在塔架2/3高度附近处最大,竖向加速度响应则沿塔架高程一直增大,且其放大效应强于水平向。

涌潮水流CFD数值模拟

涌潮是一种对涉水建筑物冲击巨大的非线性强间断流,实现涌潮的小尺度精细模拟是分析涉水建筑物在涌潮作用下结构稳定性的前提。采用大涡模拟(LES)技术求解N-S方程,利用流体体积法(VOF)实现对自由水面的追踪,边界上给定基于涌潮理论公式推导出的涨潮流速与水深条件,进行了涌潮的小尺度精细模拟。结果表明,数值模拟得到的涌潮传播速度与理论值比较接近,Fr<1.3时为波状涌潮,Fr>1.5时为旋滚涌潮,涌潮形态分区与前人的试验成果吻合。在涌潮传播过程中,潮头处流速最大,且表层流速波动幅度始终大于中低层流速波动幅度,旋滚涌潮潮头水体紊动比波状涌潮强烈。模拟结果同时表明涌潮潮前水深与涌潮高度是影响潮头流速波动和形态的主要因素。上述涌潮模拟方法可为涌潮河段涉水建筑物的结构设计及安全评估提供参考。

基于逐步积分法的人工岛三维非稳定渗流数值模拟

沿海地区建设的离岸人工岛,岛内设河道以兼顾亲水景观和环境保护。外海水位周期性变化频繁属非稳定渗流问题。本文基于逐步积分法,研究结果得到了非稳定渗流场分布、渗流损失水量,并模拟了防渗工况下的防渗效果,对提高人工岛的设计合理性及工程安全性具有实际意义。

漳河下游河道生态修复模式研究

针对漳河下游河道因水资源短缺而长期断流致使生态环境严重恶化的现状,根据该地区气候特性,提出了适合漳河下游干涸河道的以绿代水、湿润河道的生态修复模式,并采用HEC-RAS(河流分析系统)模型进行了验证。结果表明:该修复模式合理可行,对漳河下游干涸河道能起到生态修复的效果,同时也为研究其他同类型河道的生态修复提供了参考。

穿江输油管道抗浮稳定最小埋深分析

穿江管道的最小埋深受到多方面因素的影响,如何确定最小埋深是穿江管道埋深设计中必须重视的关键问题.针对最小埋深传统算法的不足,提出了基于有限元的优化算法.该优化算法可综合考虑上覆土层厚度、河道行洪冲刷、地震荷载等因素的影响,得到的管道最小埋深更加符合工程实际情况.结合某实际的穿江管道工程,进行了2种计算方法的对比,分析了有限元优化算法的优越性.

基于事故树—层次分析法相耦合的山洪灾害防御系统评价分析

为更好地防御山洪灾害,提高防御系统预警防范水平,采用事故树和层次分析法相耦合的方法,在进行了大量洪水调查分析基础上,确定了山洪灾害的影响因素。依据结构重要度和专家打分法确定了层次分析法的各权重,对山洪灾害防御系统评分,进行综合评价。得出结论如下:(1)事故树—层次法相耦合分析进行山洪灾害防御系统综合评价是行之有效的方法,可以相互弥补不足;(2)以乐清市山洪灾害防御系统为例,分析出各指标值和不足之处,评价结果为69.554,属于一般,接近于较好。防灾部门要合理规划沿河村落居民房屋选址,避免聚集在山洪危险区内,并与防御工程设施相协调,维修防洪标准较低的工程或兴建新的防洪工程,为进一步完善防御系统、减轻山洪灾害。

天然河道丁坝群局部冲刷三维数值模拟

为研究天然河道中丁坝长度对河床的冲刷影响,基于天然河道形状和实际丁坝群布置,提出适用于天然河道形状的丁坝群局部冲刷计算流体力学(CFD)三维数值模拟方法,建立了滦河马良子段丁坝群三维模型。采用RNG k-ε模型模拟计算,用VOF方法进行自由表面的追踪,并对丁坝局部冲刷坑形态及冲刷深度进行了数值模拟。对比实测数据,数值模拟结果与实测结果非常吻合。针对丁坝群中局部冲刷最严重的丁坝,对其长度进行调整,调整后冲坑深度明显改善。

超大型离心泵内脉动压力特性研究

采用大涡模拟方法对某超大型明蜗壳立式离心泵进行全流道三维非定常数值分析,得到了运行状态下的泵内流场脉动压力特性。研究结果表明:泵内流态复杂,脉动压力的频率由泵的转动频率、叶轮叶片数和固定导叶数等多因素耦合决定;脉动压力幅值从蜗舌至蜗壳出口沿蜗壳周向先逐渐减少然后再逐渐增大,从叶轮至蜗壳沿泵径向快速减小,扩散段脉动压力变化不明显。

大跨度输水洞穿高速浅埋暗挖方案模拟比选研究

利用非线性有限元程序,对三跨拱涵开挖施工方案进行模拟。通过对两种较为可行的施工方案进行模拟,比较了开挖引起的地表沉降、衬砌的应力变化和洞周土体的塑性区等因素,综合考虑后利用模糊评判选出了优选方案。同时,由模拟的数据还发现了隧洞开挖时容易出现的各种危险情况,建设施工单位在危险区域采取适当的措施,得到很高的实际价值,对今后类似工程有借鉴意义。

沿程阻力系数的神经网络计算方法

通过对尼古拉兹实验揭示的沿程阻力系数变化规律的剖析,分析出各影响因子,得到沿程阻力系数与各影响因子的定性映射关系.建立人工神经网络(ArtificialNeuralNetwork,简称ANN)模型,通过模型对实验数据的自适应学习训练,构建出沿程阻力系数同各影响因子之间的非线性映射关系模型.ANN模型的计算成果同实验结果和经验公式计算结果进行比较,结果表明:采用ANN方法计算沿程阻力系数简单方便,计算精度高,工作量小,可操作性强,通用性好.因此,采用ANN方法计算沿程阻力系数具有很强的工程适用性,值得推广.

带刚性域箱涵结构分析智能软件的实现

箱涵作为输水建筑的重要结构被广泛采用,在其梁柱结合部存在刚性域.设计人员多依靠经验对结构内力进行折减,缺乏理论依据;通用的有限元分析软件不能有效地考虑刚性域的影响.为解决此类问题,以矩阵位移法为基础建立了带刚性域箱涵结构内力计算公式,编写出带刚性域箱涵结构内力计算程序,并实现该程序的智能化,开发出专门用于箱涵结构内力计算的实用软件,该软件可用于多孔箱涵结构设计.工程实例对比计算结果表明,在箱涵结构中考虑刚性域是非常必要的.

旋喷桩单桩施工引起的孔隙水压力数值模拟

为研究高压旋喷桩施工引起孔隙水压力的变化规律,以某滨海区域一工程现场试验为基础,建立数值分析模型,对高压旋喷桩施工进行模拟。结果表明:不同深度处的土体孔隙水压力沿径向基本呈对数衰减,孔隙水压力沿深度大体上呈递减趋势,局部出现拐点,有覆土情况下的有限元计算值更接近实测数据,深层有限元计算方法得出的孔隙水压力的消散过程与实测数据拟合较好,且随着深度减小误差增大,随着注浆压力的增大,孔隙水压力也增加。