基于BIM和图像识别技术的水闸闸墩浇筑高度识别方法

水利工程施工进度不仅影响工程建设成本,还可能因度汛问题影响工程安全。基于BIM技术和图像识别技术提出了一种虚实结合的闸墩浇筑高度识别方法。利用BIM技术建立闸墩虚拟模型,可得到不同闸墩浇筑高度的虚拟图像数据集;采用改进后的深度学习算法Vision Transformers对闸墩浇筑高度虚拟数据集进行训练学习,得到能够识别闸墩浇筑高度的识别模型;在实验室建立闸墩真实模型,模拟不同闸墩浇筑高度,利用摄像机获取闸墩不同浇筑高度实景图像,再利用经过训练的识别模型对实景图像进行验证。结果表明,所得模型能够精准识别闸墩浇筑高度的实景图像。该方法可推广应用于水利工程主体建筑物的真实施工进度识别,也可为数字孪生水利工程建设提供支撑。

底流消能诱发泄洪闸闸墩振动问题分析和减振措施研究

底流式泄洪闸在大流量泄洪时常伴随着闸墩剧烈振动。针对泄洪闸闸墩振动问题,以某水电站为例,基于水弹性物理模型试验和原型观测,提出改善闸墩结构和优化水库调度方案的两种减振措施。物理模型试验为研究闸墩振动提供了数据支撑,而原型观测结果验证了模型试验的可靠性。结果表明:当泄流量为5400 m^(3)/s时,通过优化水库调度,采用“低孔+表孔”联合泄洪的方式,表孔的泄流量从单独泄洪时的5400 m^(3)/s转变为联合泄洪时的低孔泄流量3481 m^(3)/s+表孔泄流量1919 m^(3)/s,表孔闸墩的振动位移标准差可从182.3μm减小到51.7μm,振动削减效果为71.6%;当表孔泄流量为10030 m^(3)/s时,通过对闸墩进行加固,闸墩的振动位移标准差可由288.8μm减小到129.6μm,振动削减效果为55.1%。

水-空气耦合介质中冰载荷对闸墩的撞击影响研究

西北干寒地区长距离输水工程中河道修建的闸墩受到冰载荷撞击破坏,为确保冬季安全稳定供水,需进行冰载荷对闸墩撞击破坏力学特性研究。该文采用任意拉格朗日-欧拉(arbitrary Lagrangian-Eulerian, ALE)流固耦合(fluid structure interaction, FSI)方法模拟不同碰撞工况下冰体楔入闸墩碰撞过程,并通过对比实验,验证了冰材料模型参数和ALE算法的适用性,分析了网格尺寸对撞击力的影响。研究结果表明:计算得到冰载荷对闸墩撞击力极值与实验值具有良好的吻合性,表明该模拟所采用的冰材料模型参数、ALE算法和网格尺寸能够较准确模拟冰载荷对闸墩的作用力;闸墩损伤变形与冰排破损主要集中在碰撞接触区,接触区撞击力大小受到“水垫效应”的影响,空气介质对撞击力影响较小;不同冰厚和冰速工况下撞击力时程曲线呈现“Sawtooth”(上下波动)现象,撞击力加载-卸载时间较短;冰排楔入闸墩的过程中,撞击力极值出现在0°正碰接触区,在冰速1.2 m/s~3.0 m/s范围内,撞击力逐渐减小,在不改变冰速工况下,随着冰厚的增加,墩体结构响应越大,冰速和冰厚两种影响工况下闸墩顶端位移均为周期性振动。其仿真结果拟为西北干寒地区冰期河道中墩体结构安全提供指导。

航电枢纽闸墩混凝土模块化施工实践

航电枢纽以航运为主,结合发电,挡水构筑物多为闸坝,施工期河道兼顾通航,一个枯期需完成构筑物的施工,施工工期紧。结合工程施工特点,通过闸墩混凝土分层分块设计,划分闸墩混凝土施工模块,将钢筋制作与安装,模板制作、安装与拆除,混凝土浇筑与养护等施工流程进行详细的拆分,形成各流程的关键控制点。模块化、标准化的施工有效提升了施工管理人员的管理能力,规范了工人的操作行为,降低了施工过程中的风险,保证了项目施工顺利、优质地完成。本文提出了航电枢纽工程闸墩混凝土模块化施工实施方案,使闸墩混凝土施工形成生产流水线,有效提升了航电枢纽工程闸墩混凝土施工精细化管理水平。

高雷诺数下倒虹吸闸墩绕流水力特性

为研究倒虹吸出口闸墩绕流特性,以南水北调某典型倒虹吸为例,基于Flow3D软件建立倒虹吸模型,根据现场原型实测水位、流速进行模型验证;利用该模型模拟了雷诺数6.17×10^(6)~9.38×10^(6)范围下闸墩绕流特性。结果表明,高雷诺数条件下,随着雷诺数的增加,闸墩绕流造成的液面波动幅度增加,中墩液面波动显著大于边墩;闸墩后的尾涡量持续增加,雷诺数对斯特劳哈尔数影响不大;边侧闸墩受力的非对称性明显,边墩闸室间特征流速偏流比存在先增大再减小的变化规律,偏流效应造成的离心距不断增加。本研究可针对性改善输水工程水流流态。

基于BIM和YOLOv5的闸墩浇筑高度智能识别方法

水利工程施工进度是工程建设方关注的重要事项。为实现水闸工程的智慧化建设,基于BIM技术和图像识别技术提出了一种虚实结合的闸墩浇筑高度识别方法。通过BIM技术建模,生成了包含不同闸墩浇筑高度的虚拟图像数据集;利用深度学习的目标检测算法YOLOv5对虚拟数据集进行训练,得到能准确识别不同浇筑高度闸墩的智能模型。在实验室搭建具有不同浇筑高度的闸墩模型,通过摄像机拍摄获取不同高度闸墩的实景图像,再利用该智能识别模型对实景图像进行验证。研究结果表明,该模型能够准确识别实际场景中闸墩的浇筑高度,可广泛应用于水利工程主体建筑物的实际施工进度识别,为数字孪生水利工程建设提供有效的模型支持。

泄水闸闸墩及底板修复处理材料与技术研究

王甫洲水利枢纽工程泄水闸闸墩、护坦、左右导墙及翼墙等部位出现劣化损伤。护坦主要缺陷包括坑洞、蜂窝麻面、待凿除混凝土块、结构缝冲蚀;泄水闸右侧导墙上存在大量钢筋头,钢筋锈蚀,周边混凝土有胀破的迹象,需要开展修复处理。选取多种综合性能优良的有机修复处理材料,针对王甫洲泄水闸闸墩及底板各部位劣化情况,制定修复处理方案,优化施工工艺,为王甫洲泄水闸墩及底板补强加固处理提供技术支撑。

基于有限元法的水电站预应力闸墩应力变形分析

某大型水电站中墩溢流表孔的弧形工作闸门在正常蓄水位时承受巨大水推力,根据规范和工程经验采用预应力钢筋混凝土结构型式,通过建立三维有限元模型进行计算分析,比较闸墩预应力情况下三种典型工况的受力性能。结果表明:闸墩结构具有相当的刚度;应力分布符合一般规律,预应力体系布置合理。

旬阳水电站超大弧门推力泄洪闸预应力闸墩设计

旬阳水电站泄洪闸闸墩承受的荷载以及结构较复杂,弧门尺寸为14m×25m(宽×高),弧门总推力高达72094kN,为目前国内已建水电工程中最大弧门推力。为降低超大推力在闸墩颈部产生的较大拉应力,采取预应力锚索、锚块上游部位颈缩、锚块设置拱向下游的空腔等措施。通过三维有限元的计算分析及运行实践表明,这些措施能有效控制闸墩锚块上游支铰处颈部产生的较大拉应力,预应力闸墩总体受力比较均匀,应力水平较低。本文内容可为类似工程提供一定的设计思路。

斜交进流条件下闸墩型式优化试验研究

为改善象山水利枢纽部分泄水闸进水口不良水流流态,提高枢纽泄流能力,利用物理模型试验方法对泄水闸2区闸室边墩墩头型式进行优化,对比分析了5种墩头型式方案下的优化效果。研究结果表明:墩头型式采用短轴为2倍闸墩宽度的黄金分割比(短轴/长轴=0.618)的1/4椭圆曲面,基本消除了间歇性涡流和回流现象,改善了进闸水流流态,但对于堰流处于高淹没度(h_(s)/H_(0)>0.99)时的综合流量系数μ_(0)的改变幅度不大,基本在0.5%以内,相应的泄流能力提升幅度也并不显著。研究成果可为类似工程设计提供参考。

陆水大坝闸墩无损切割拆除施工

除险加固工程中,混凝土结构存在部分拆除的情况,此时必须在保证剩余部分结构不受损坏的基础上完成拆除。针对陆水大坝闸墩的实际情况,采取“绳锯切割、打孔吊装拆除素混凝土+人工破碎钢筋混凝土+气体切割拆除钢结构”的组合施工方案完成闸墩部分拆除,闸墩顶部附属结构全部拆除的任务。该方案在安全文明施工的前提下,圆满地完成了拆除任务,为大坝闸墩恢复施工奠定了基础,保障了枢纽除险加固工程的顺利完成。

大推力预应力闸墩的设计方法

在广泛调查研究的基础上，运用理论分析和仿真模型试验的研究方法，对预应力闸墩的结构形式和设计方法进行了探讨，提出了预应力闸墩的开缝锚块结构形式和预应力闸墩设计方法，包括颈部、锚块和闸墩体内锚束锚固区的设计计算方法，并提出了颈部按部分预应力设计的思想．对比试验分析表明：开缝锚块结构形式可提高颈部的预压应力效果，减少锚束的数量，降低工程成本；预应力闸墩按部分预应力设计是完全可行的．本文的研究成果对今后预应力闸墩的设计和我国《水工混凝土结构设计规范》的修订有一定的参考价值．

管预埋结合荷载损失分析的泄水闸闸墩施工技术

泄水闸闸墩施工技术直接关系到水利工程的安全性和可持续性。针对泄水闸修建中闸墩施工问题,研究一种管预埋结合荷载损失分析的施工技术,选取无缝钢管作为预埋管进行施工,使用后浇后张法安装钢管,建立泄水闸的三维模型进行荷载损失分析,设计闸墩施工流程。结果显示,采用研究方法进行单个闸墩施工的开销总计仅为5368.64元,表明研究方法能够有效提升泄水闸闸墩施工质量并减少施工开销。

基于流固耦合的闸墩振动及抗振措施研究

为研究溢洪道闸墩在高速水流作用下的振动问题,文中采用三维有限元方法计算了闸墩在不同闸门开度下的应力分布及振动位移。计算结果表明,在水流激励作用下,闸墩最大应力集中在闸墩与基础连接部位,振动位移峰值位于闸墩顶部;闸墩的应力和振动位移随闸门开度增大而增加;在同一开度下,闸门单开的应力和振动位移均大于闸门双开的工况。同时,为减小高速水流作用对闸墩的不利影响,还提出了在闸墩顶部增加钢筋混凝土横梁加固,经过计算,采用加固措施后闸墩的振动位移峰值显著减小。此次研究为其他相关工程设计提供了参考。

不同浇筑高度下闸墩温度应力分析

闸墩是水工结构中常见的大体积混凝土结构,其温度应力控制是防控温度裂缝产生的核心要素。结合实例对闸墩结构不同浇筑高度下温度应力变化进行分析,明确了温度应力随浇筑高度变化规律,并结合闸墩结构特殊尺寸构造,揭示了闸墩温度传导路径和模式。结果表明,对于闸墩类长度远大于宽度的大体积混凝土结构,温度应力随着时间增加先增大后减小,且最大温度应力随高度增加先增大后降低,本工程中闸墩高度为4m时温度应力最大。

大吨位预应力锚固技术在落久水利枢纽泄水闸闸墩中的应用

随着预应力锚固技术的不断发展,单束预应力锚索设计锚固力也在逐步提高,大吨位预应力锚固技术更广泛地应用于水利水电工程泄水建筑物闸墩建设中,使大孔径、高水头泄水闸的布置型式得到有效的发展,有利于窄河床、大泄量的泄水建筑物的布置。本文详细地介绍了广西落久水利枢纽泄水闸闸墩预应力锚索的设计及施工要求。

河道水闸闸墩裂痕的成因与防治方法研究

为了加强对河道水闸闸墩裂痕问题的防治力度,推进河道水闸整治工程建设,建立闸墩有限元模型,研究温差应力、浇筑时间间隔与闸墩裂痕的关系。结果显示,随着施工间隔的增加,底板和闸墩的最大拉应力呈递增趋势,更容易产生裂缝;设置冷凝管的闸墩在第5天的最大应力相较于设置前的最大应力减少100 kPa。研究表明,合理的闸墩浇筑时间间隔与冷凝管的敷设,能够有效预防和治理河道水闸闸墩的裂痕问题。

石佛寺水库闸墩裂缝处理研究

石佛寺水库具有重要的防洪、供水和生态效益,文章针对水库日常管理维护中发现的闸墩裂缝问题进行了分类分析,并提出了针对性的处理方案,经过维修后效果良好,达到了设计要求,保证了坝体结构稳定,为水库安全稳定运行提供了重要的基础保障。

泵站闸墩快速施工技术与经济性分析

针对传统施工方法的局限,研究采用滑模施工技术,对百色水库灌区的泵站闸墩进行快速施工方案设计与实施。该方法主要通过优化工序布局,缩短施工周期,从而达到降低成本的目的。结果显示,快速施工技术将单个循环工序时间平均缩短至2.01~2.28h,节约率为52.96%;总单位循环时间从10.97h减至6.68~8.49h,平均降至7.96h,节约率为27.68%。研究表明,该项技术能够提高泵站闸墩建设的经济效益和施工效率。

斗龙港闸闸墩伸缩缝维修技术探析

针对斗龙港闸闸墩伸缩缝维修潜水作业强度大、维持作业高度难和水下定位密封难的特点,采取专业潜水员利用重装潜水设备实施LW聚氨酯灌浆修补技术,效果良好,解决了伸缩缝渗水漏水情况。该技术修补挡潮闸闸墩伸缩缝具有工期短、质量优、效益佳的特点。