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。

过活断层倒虹吸地面压力管结构型式比较研究

以往对过活断层倒虹吸地面压力管道研究,往往只单独研究钢衬钢筋混凝土管和明钢管两种结构型式,具体哪种管型更为合适尚无比较。采用有限元方法,通过建立地面钢衬钢筋混凝土管和明钢管两种管道有限元模型,对比分析了两种管道型式过活断层倒虹吸在断层蠕滑变形、黏滑变形以及地震作用下的位移和应力。研究结果表明:①钢衬钢筋混凝土管和明钢管管线中布置多个波纹管伸缩节后,均能较好适应断层蠕滑变形;②两种管道结构位于主断层范围的波纹管伸缩节在断层黏滑变形作用下变形均在100 mm以上,设计难度大;③地震作用下,在主断层范围内的钢衬钢筋混凝土管虽然位移大,但地震引起的应力较小,而明钢管在固定支座处的受力情况明显恶化;④综合多种工况的计算结果,钢衬钢筋混凝土管的受力情况比明钢管更优秀,但明钢管具备运行期检修复位的条件,两种管道方案各有优劣,应根据工程具体需求合理选择管道结构型式。

基于模压注塑一体工艺的麻纤维零件结构及模具设计

麻纤维复合材料的应用是实现汽车轻量化、汽车行业绿色、可持续发展的重要途径之一。针对麻纤维复合材料应用于汽车复杂零部件难以成型及模具成本高昂的问题,提出一种基于模压注塑一体成型的解决方案。首先将麻纤维/聚丙烯复合材料纤维板加热软化后放入模压注塑一体模具中进行模压成型,模具分型面采用插穿结构替代碰穿结构设计,模压过程通过分型面冲切零件轮廓,对于无法通过模压成型的产品背面定位安装结构和主体参数化特征采用注塑麻纤维/聚丙烯成型。模具采用倒装结构设计,模具定模侧设计热流道浇注系统及顶出机构,型腔设计可替换镶件用于冲裁和注塑主体的参数化特征。零件设计导流道连接产品背部独立的安装结构和主体参数化特征,模压结束后通过定模热流道点浇口填充导流道以成型产品背部独立的安装结构和主体参数化特征,待塑料结构冷却固化后,定模侧由油缸驱动的顶出机构将零件顶出脱离型腔。基于该成型工艺设计了一套模压注塑一体模具并运用于实际生产,通过实践证明,该模具结构稳定可靠,零件质量满足设计要求。

倒虹吸非线性有限元分析

结合南水北调中线工程河南段某大型倒虹吸结构,运用有限元软件ANSYS,采用整体式配筋模型,对结构管身几种不同特殊工况进行非线性有限元受力情况进行分析。分析结果表明:当压实回填后结构内无水和停水检修时对结构最不利,最不利位置发生在结构跨中内侧,在设计和施工中应采取有效措施。

滇中引水工程玉石厂倒虹吸重难点区域施工方法研究

文章以滇中引水工程大理Ⅰ段施工区域的玉石厂倒虹吸施工方案为例,对玉石厂倒虹吸的工程地质情况和施工重难点进行分析,重点阐述玉石厂倒虹吸重难点区域的施工方法,旨在为倒虹吸重难点施工工艺提供参考,保障倒虹吸后续施工质量。

引水工程交叉建筑物结构性态互相影响分析

引调水工程不可避免地存在建筑物交叉跨越的情况,交叉建筑物结构性态关乎工程能否安全运行。依托河南省某输水工程,考虑输引水过程中土体—水体—结构间的耦合作用,建立南水北调中线工程倒虹吸和输水工程中输水管道结构交叉跨越的三维有限元模型,分别考虑结构未修建、完建期和正常运行期,分析各模拟工况下交叉建筑物结构性态影响。结果表明,建筑物交叉跨越会对既存建筑物产生一定影响,尤其是交叉部分结构性态改变较大,倒虹吸结构最大拉应力由0.54 MPa增至0.97 MPa,最大沉降量由-1.38 mm增至-1.90 mm;输水管道拉应力从1.03 MPa增至1.34 MPa,最大沉降量由-3.78 mm增至-4.07 mm,应力值、沉降量可满足工程要求;随着输水管道两道支承埋深增加,倒虹吸所受影响越小。研究结果可为类似工程分析提供参考。

TBM法隧道仰拱同步现浇施工技术与装备研制

为解决现浇仰拱衬砌阻断物料运输通道难以与TBM掘进同步实施的工程难题,通过分析与比选提出带承台平面仰拱设计方案,研制由爬坡轨、U型主梁、分段支撑、步进移位、仰拱模板等系统构成的TBM法隧道仰拱同步现浇衬砌台车,开发由轨道轨枕拆除、隧底清渣、钢筋绑扎、仰拱浇筑、仰拱养护、轨道安装等工序组成的仰拱同步现浇施工工艺。在滇中引水香炉山隧洞得到成功应用。仰拱现浇衬砌不影响TBM正常施工,单仓24 m现浇仰拱作业循环时间44 h,施工进度可达200 m/月,实现了仰拱现浇与TBM掘进的同步高效作业。

南水北调中线槐河(一)倒虹吸工程地质条件分析

按初步设计阶段的勘察精度对槐河(一)倒虹吸进行了勘察,根据勘察资料,对建筑物区的水文地质工程地质条件及存在工程地质问题进行分析、总结及评价,给设计人员提供可靠的岩土体物理力学参数及地基处理措施建议。

南水北调中线总干渠白河倒虹吸水毁修复设计探讨

文章针对白河倒虹吸水毁状况和水毁成因,结合砂砾石河床地质条件,提出了对倒虹吸管身段上游垂直和水平防护、顶部防护、下游消力池、末端护坦和防冲槽工程修复防护措施以及对河道两岸采用坡式护岸工程的防护设计,解决了水毁修复和主槽防护设计技术方案难题,得到了较好的效果,可供相关单位对类似工程防护设计时参考。

滇中引水工程水力特性分析——多通道倒虹吸水力控制

滇中引水工程观音山倒虹吸长达9.8 km,输水流量达100 m^(3)/s,采用3根4.2 m内径的压力钢管输水。在满足输水流量的同时需要保证倒虹吸进口一定的淹没深度,避免进口掺气等不利水力现象。为简化调度运行提出不同输水通道数匹配输水流量级别、节制闸与溢流堰联合控制的方式,实现出口节制闸仅全开或全关两种运行状态。

南水北调典型倒虹吸防冰塞安全运行试验

研究倒虹吸等局部水工建筑物的防冰塞安全运行条件对于南水北调输水工程的冰期安全运行有着重要的意义。通过真冰条件下的倒虹吸冰水动力学试验,模拟了不同水力条件时冰块在倒虹吸进口前的堆积和演变过程,得到了倒虹吸防冰塞安全运行时各相关水力参数间的关系。根据实验结论对南水北调中线工程京石段倒虹吸的冰期输水能力和调控进行了分析,为该输水工程倒虹吸冰期的安全运行提供参考。

南水北调中线工程典型倒虹吸进口上游垂向流速分布

倒虹吸是输水工程中常见的水工建筑物,研究倒虹吸进口上游的垂向流速分布是明晰其水力学性能的重要内容之一。以南水北调中线工程典型的唐河倒虹吸为研究对象,通过水力学概化模型试验,运用声学多普勒流速仪,实测不同水深和流量组合工况下倒虹吸进口上游的垂向流速分布。试验结果表明,受倒虹吸进口结构的影响,上游垂向流速分布呈现出明显的顶部流速降低和底部流速增加的现象,且淹没度越大、距离倒虹吸进口越近,上述趋势越显著;采用明渠对数型流速分布描述上述垂向流速分布时,其计算误差呈抛物线型分布,采用指数项修正后,新的修正公式可用于计算倒虹吸进口上游垂向流速分布。

基于系统动力学的引调水工程风险分析--以倒虹吸工程为例

以引调水工程中倒虹吸管身失稳险情为研究对象,从自然、工程、人为及管理这四大因素出发,考虑其各风险因子间复杂、动态的关系,建立了基于系统动力学的风险分析反馈模型,分析影响倒虹吸工程稳定的因子的重要性程度,并采用层次分析法所得结果对构建的反馈模型进行验证,结果表明该模型具有良好的精度和一定的适用性,为将来引调水工程风险评估工作提供了一条新的途径。

南水北调中线工程渠道倒虹吸导流堤型式试验研究

南水北调中线工程总干渠在河北省界内与多条河流相交叉,重要的渠河交叉建筑物有滹沱河、唐河、沙河(北)渠道倒虹吸等。工程修建后河道将被束窄,水流流势会发生较大改变,因此修建导流堤以疏导水流,减轻由此对河道产生的影响。研究从导流堤平面形状及计算方法入手,在提出导流堤布设原则的基础上,通过对三条主要河流的河工模型试验,对导流堤型式、局部冲刷、交叉断面上游壅水、下游冲刷等方面进行了优化研究,得出了合理的导流堤的型式与尺寸。

南水北调沁河倒虹吸动床河工模型试验研究

沁河倒虹吸是南水北调中线工程重要控制工程之一。沁河下游为游荡型河流,河床细沙厚13~20 m,合理确定冲刷深度和倒虹吸埋深非常困难,但其直接决定工程安全、投资及防洪安全等,因此开展动床河工模型试验研究十分必要。模型设计采用模拟原型水沙运动及河床变形的模型相似理论,模型沙须能够满足模拟穿沁河段游荡性演变规律的要求,并能适应持续冲刷试验运行的需要,选用拟焦沙符合要求。模拟在3种工况（校核洪水、校核大水少沙洪水和造床流量）下的河道演变规律和冲刷深度,发现主流呈“大水走直、河势下滑”规律,校核洪水下河中最大冲刷坑水深为11.54m,局部最大冲刷坑水深为13.15 m。

南水北调倒虹吸工程水保措施配置及效果

[目的]探讨倒虹吸工程区水土保持措施配置模式及其效果,为调(输)水工程同类工程区水土保持措施布设提供参考。[方法]根据南水北调中线河南省郑州段倒虹吸工程实地调查和文献资料,确定针对主体施工三时段的水土保持措施布设,构建倒虹吸工程区水土保持措施配置模式,并依据实地调查资料及其照片,分析评价实施后的效果。[结果]以郑州段倒虹吸工程为例,依据工程布局、自然条件和施工工艺,结合不同时段水土流失特点确定水土保持措施:①施工前表土剥离,连同临时堆土分别集中堆放、拦挡、苫盖或撒播草籽;②施工区设临时铁质围挡与截、排水沟;③开挖边坡设截排水兼防渗沟并适时苫盖;④堤坝外至保护范围设生态景观区;⑤进、出口两侧渐变段设排水沟、框架植草护坡和三角形小型绿地;⑥作业管理区园林绿化并设排水、沉沙措施,停车场铺透水砖;⑦虹吸顶部建休闲生态园,构建成倒虹吸工程区水土保持措施配置模式,实施后取得较好效果。[结论]倒虹吸工程不仅是调水工程的重要组成部分,而且是南水北调中线一期工程中数量最多的一种交叉建筑物;按部位合理布设工程、植物、临时措施,构建水土保持措施体系,必定会取得较好水土保持和改善生态环境效果,并为同类工程编制科学、经济、安全、可行的治理方案提供参考。

引江济汉工程拾桥河枢纽总体布置方案研究

引江济汉干渠为南水北调中线水源区工程之一,穿越江汉平原腹地,截断了大大小小河流和沟渠50多条,拾桥河是最大的一条。通过对输水条件、投资等因素的比较分析,确定采用建节制闸的方案。拾桥河输水枢纽是我国最大的平立交相结合的输水工程。通过对拾桥河枢纽工程3种布置方案的比较与研究,最后确定了包括上下游泄洪闸、倒虹吸、左岸道路、码头(驳岸)的方案。所确定的方案具有枢纽建筑少、运行管理方便、投资省等特点。

南水北调东线田山倒虹吸深基坑截渗技术

结合多头小直径深层搅拌桩截渗在南水北调济平干渠田山倒虹吸工程成功应用实例,详细介绍了在高水头、不利地质条件下深基坑开挖中截渗墙方案的设计选取与施工。

基于外部分类法的倒虹吸CAD系统研制

倒虹吸是南水北调中线工程中的主要跨河建筑物,为实现其自动化设计,使用ObjectARX 2008等工具,研制了倒虹吸结构设计与钢筋图绘的CAD系统(SPCAD)。通过借鉴外部分类法,对倒虹吸管段型式和钢筋型式进行了分类,编制了大量的几何形状和钢筋型式封装种类,既方便了系统的研制,也使软件代码具有复用性和可移植性。系统实现了任意孔数的倒虹吸(箱型)从荷载输入到内力计算、配筋计算、抗(限)裂验算,以及全部钢筋图AutoCAD绘制和钢筋表计算等全过程自动化设计。系统已应用于南水北调中线工程,极大地提高了倒虹吸结构的设计效率与设计质量,取得了良好的经济效益和社会效益。

梨形导流堤在南水北调中线工程大型建筑物中的应用

南水北调中线工程京石段大型交叉建筑物中,有7座倒虹吸工程采用新颖的河道整治构筑物梨形导流堤,这在跨河输水建筑物设计上算是新尝试.水工模型试验表明,这种构筑物对于改善河道行洪口门的水流流态具有明显的效果.对梨形导流堤的适用条件、结构特点以及外形轮廓尺寸进行了计算,并提出了相应的抗冲防护措施以及构造要求.