东江沥口枢纽坝下游航道整治模型试验研究

东江航道整治条件复杂,模型试验研究能够为航道整治技术方案的可行性提供重要技术支撑和依据。通过坝下游近坝段河床演变、水流条件分析及航道整治模型,研究不同整治方案的合理性与整治效果,提出航道整治推荐方案。结果表明:航道整治设计方案在设计流量下岚派浅滩、横岭浅滩以及观音阁浅滩下游段航道水深大于2.5 m,猛虎跳墙浅滩与观音阁上游段航槽水深小于2.5 m;推荐航槽整治方案,设计流量下航槽沿程水深均大于2.5 m,沿程水位降低值为0.77~2.26 m;各浅滩段局部采砂后,其上游水位均有不同程度的降低,局部航槽采砂后,航槽水深不满足2.5 m的要求。试验河段为采砂河段,而采砂对航道整治方案的影响较为敏感,东江沥口枢纽坝下游采用航道整治推荐方案,并严格控制河道采砂行为。

BIM技术在船闸金属结构设计中的应用优势

传统的船闸金属结构二维设计具有绘图算量工作量大、设计周期长、专业协同局限、复杂结构绘图识图难等问题,运用BIM技术可统一金属结构设计路线,基于标准模板完成BIM模型创建、有限元计算、工程图纸导出等,实现金属结构BIM正向设计。BIM技术具有模块化设计、协同设计、参数化设计及可视化设计等特性,利用其开展船闸金属结构设计可缩短设计周期,推进产品标准化、系列化进程;促进专业间协作;实现参数的驱动修改与自动更新;精准表达、传递设计意图。实践表明,与传统的二维设计模式相比,运用BIM技术进行船闸金属结构设计能有效提升设计效率与质量,实现信息的高效传递与集成管理,优势显著。

船闸浮式系船柱升级改造设计与应用

随着船舶大型化的推进,部分船闸无法较好地满足过闸船舶安全系缆。以株洲一线船闸为例,在浮式系船柱井槽不变的前提下,对浮式系船柱进行升级改造设计。通过改变浮式系船柱结构形式,优化系缆高度、浮筒直径以及吃水深度等关键参数,将系缆力提升至100 kN,双层系缆高度分别提高至1 900和3 700 mm。经过有限元计算分析验证,系船架结构的强度、刚度均满足要求。工程实践表明:改造后的浮式系船柱边界参数与井槽尺寸匹配合理,投产后运行可靠,船舶过闸系缆解缆效果良好,可为类似船闸工程浮式系船柱的升级改造设计提供参考。

内河船闸浮式系船柱系缆高度及浮筒关键参数研究

针对当前内河船闸浮式系船柱设计标准不一、关键参数拟定不够科学合理的问题,进行浮式系船柱系缆高度及浮筒关键参数研究。通过分析浮式系船柱设计参数及船闸运营经验,归纳几种典型结构形式浮式系船柱的结构特征及适用范围,得出适用于各级别船闸的浮式系船柱系缆高度的取值范围,以及浮筒吃水深度、直径和高度的取值依据。研究结果可有效指导船闸浮式系船柱关键设计参数的选取,对推动船闸浮式系船柱标准化、系列化设计具有重要意义。

弧线导航墙改善船闸引航道口门区水流状态试验

对弯曲河道船闸下游的引航道设计形式进行试验研究,提出引航道采用弧线型设计较之直线型设计能有效减小口门区横向流速、纵向流速,改善水流状态。并讨论了弧形导航墙张角的大小和弧度的大小对下游口门区水流状态的影响。

跃洲枢纽通航水流条件数值计算研究

跃洲枢纽河段属于山区弯曲河道,河流蜿蜒曲折,沿程河槽狭窄,河势较为复杂,通航条件较差。基于有限元方法,建立了平面二维水流数学模型,对跃洲枢纽通航水流条件进行了数值研究,分析了5级特征水位下船闸引航道口门区流速与流态,为引航道布置提供了依据。研究结果表明,弧形导航墙方案可减少直线段长度,改善枢纽通航水流条件。

水平力作用下底梁式全直桩码头单横向排架数值分析

考虑桩土相互作用,通过数值分析方法,对比分析3种不同方案码头结构的桩位移、弯矩变化以及剪力分配系数,研究底梁式全直桩高桩码头在水平力作用下的单横向排架受力变形机理。结果表明,底梁式全直桩码头能较好地抵抗水平力的作用,可供同类工程设计参考。

船闸底板混凝土热力学参数反分析

对某船闸上游中底板混凝土热力学参数进行了反分析。运用三维有限元传热模型结合遗传算法,确定了该船闸底板的发热率公式。据此发热率公式对船闸底板三维瞬态温度场进行数值分析,并与原型观测试验进行了对比。结果显示,计算值与原型观测值在时间历程上最大相差1.1%,反分析可满足工程精度要求;同时验证了利用三维有限元方法结合原型观测数据反分析混凝土绝热温升规律等热力学参数的可行性;反分析过程显示,遗传算法的快速性一定程度上弥补了采用三维模型增加的计算量。

基于BIM技术的船闸浮式系船柱结构设计

针对二维设计在处理空间复杂的结构设计及计算问题时手段局限的情况,运用BIM技术在可视化环境下对船闸浮式系船柱进行结构设计,并基于BIM模型进行有限元模拟计算分析,对船闸浮式系船柱结构开展设计研究。建立固接式和铰接式两种结构形式的船闸浮式系船柱BIM模型,分别从结构构造和力学性能分析等方面进行研究。结果表明:铰接式船闸浮式系船柱的系缆小车可以很好地解决系缆高度适应性差等问题,多层系缆小车之间通过连杆柔性连接,降低了埋件的支承反力,并在结构安全性及后期维护等各方面均有较大提升,经多个船闸工程应用实践检验,可为类似工程设计和改进提供参考。

某岩基上闸首底板温度计算与温控措施

以某坐落在岩基上的闸首底板为例,考虑水化热温升、外界气温、弹性模量、外部约束条件、施工工艺等因素的影响,采用有限元仿真分析方法,计算其温度场及应力场。结果表明坐落在岩基上的闸首底板将产生较大的温度应力。提出了设置横向结构缝与减薄底板厚度两种温控措施,计算结果表明两种措施都是有效的。

长沙综合枢纽船闸下闸首底板合缝时机研究

为防止船闸底板开裂,长沙综合枢纽采用"墩底分浇、预留宽缝、后期合缝"的工序对其坞式船闸结构进行施工。这样设计时应考虑分缝位置、施工顺序、合缝时间等因素,但在常规设计方法中难以考虑和进行计算。近年来迅速发展的工程结构数值仿真技术可以弥补常规计算方法的不足。根据枢纽船闸下闸首的相关设计资料建立三维数学模型,通过计算分析合缝时机设计方案下的闸首结构内力及其地基反力,提出了回填至25 m高程后,再合缝的优化方案,并验证了其可行性。其研究成果可为设计、施工部门的相关决策提供科学依据。

东江下矶角枢纽施工期通航问题研究

东江下矶角航电枢纽是以航运为主、发电为辅的综合利用效益型枢纽,实施分期施工、分期导流。根据枢纽施工导流正态整体物理模型试验成果,分析了枢纽现状及各施工导流期通航水流条件,表明墨园浅滩段枯期水浅,天罡山凸嘴卡口水流急、流态差,船舶航行困难。针对碍航问题,提出了改善施工期通航水流条件的工程措施和施工期船舶航行操纵建议,较好地解决了枢纽施工期通航问题。

关于城市水工遗产美学活态保护的积极探索——基于空间、功能、情感的美学保护框架

水工遗产是水利建筑工程遗产和水工业遗产的统称,在城市发展中扮演着重要角色。水工遗产美学除了包含有形的静态美学景观,还包含了附带的具有一定历史、科技、社会或艺术审美价值的非物质文化动态美学内容,对其进行保护与复兴的核心问题是如何保护其非物质美学价值。以“活态保护”为基础,对水工遗产美学活态保护再生实践构建了“空间—功能—情感”的三维保护策略与框架体系,不仅停留在静态美学景观的保留与再利用的层面上,还要整合遗产空间资源、延续和发展原有功能、关注公众情感,实现对遗产美学自身价值丰富性、整体性的认知和保护,将为城市水工遗产美学的保护与复兴提供启示,同时,为今后城市水工设施朝美学方向的设计和建设提供思路,充分利用这一特殊的城市语言,推动水工设施与城市在文化、经济、社会等多层面的积极共生。

大源渡二线船闸人字门静动力数值计算

针对大源渡二线船闸下闸首人字门背拉杆施加预应力与振动问题,进行三维有限元静、动力计算,给出优化模型的多组解,得到背拉杆最优预应力值,同时得到闸门自振频率。分析结果表明,各结构应力均小于材料允许值,门体的斜接柱下角点横向、竖向变形及门轴柱中点横向变形满足要求,为解决船闸人字门背拉杆预应力施工及运行过程中经常产生的人字门振动问题提供了技术支持。

大源渡二线船闸启闭机液压控制系统设计

大源渡航电枢纽现存的一线船闸已不能满足航运需求,需在旁侧建立二线船闸。一线船闸的启闭机液压系统存在压力损失大、动态响应慢、效率低、自动化程度有限等问题,对二线船闸启闭机液压系统进行改进设计和研究,达到效率高、动态响应高、节能、安全和全自动控制。在深入研究和试验的基础上,二线船闸的液压控制系统采用泵控式,且优化人字门的同步控制策略,满足运动工况的性能要求。通过模拟试验验证,证明了设计的合理性和创新性。

BIM技术在船闸金属结构全生命周期中的应用

针对船闸金属结构在设计、施工、运维全生命周期中的特点,结合大源渡二线船闸等湘江沿线大型船闸实例,基于BIM技术,对方案设计、计算分析、优化设计、施工图设计、可视化技术交底、施工可视化指导、现场安装施工模拟、成本精确计量、运维数据资料管理、3D指导与学习管理和设施维护管理等方面进行探索与论述。结果表明:在船闸金属结构全生命周期过程中,BIM技术可以实现数据信息的共享与充分利用,对于提高设计、施工、运维管理信息化水平,降低成本,提高效率与质量,提升企业的竞争力,具有广泛的应用价值。

旁海枢纽工程船闸输水系统布置及试验研究

高水头船闸常采用第二类输水系统以满足船闸闸室内水流条件的要求,但往往工程量大、施工复杂。根据船闸闸址处地形、地质条件,抬高闸底奠基高程以达到降低工程量并简化施工的目的,并在采取一定消能手段后,采用闸墙长廊道侧支孔输水形式。通过物理模型,对旁海航电枢纽输水系统进行布置及优化,证实采取加大闸室初始淹没水深、闸室两侧出水口加设连续消力坎、优化进出水口布置及进水口布置帷墙等措施可达到预期效果。

船闸下闸首泵房设备防淹改造浅析

针对汛期湘江长沙综合枢纽船闸下闸首泵房设备易受淹问题,通过采取整体抬高泵房内液压泵站和电气设备、对转移设备增设附属泵房的措施,从根本上解决了汛期泵房设备可能被淹的隐患,有效保证了船闸汛期通航。在改造实施时,通过采取先安装管路后转移设备等一系列创新措施,减少了停航时间。

剑潭枢纽船闸改扩建总体布置

在已建的船闸枢纽上进行船闸扩建受周边环境(已有船闸结构、配套设施、房屋)、边界条件等诸多因素的限制,设计工作难度加大。因此针对剑潭水利枢纽二线船闸工程,综合考虑枢纽水流条件、船闸通航条件、相邻建筑物安全及施工条件等因素,通过船闸错位布置、折线引航道、停泊段外放等工程措施,避让已有结构。在满足设计标准下,提出安全通航要求以及东江防洪要求的船闸布置方案,为设计提供重要技术支撑。剑潭枢纽船闸改扩建工程布置方案和相关技术措施可为周边环境复杂的改扩建船闸建设提供借鉴。