输水管道水锤效应作用下斜拉桥结构动力响应研究

为研究斜拉桥上铺设的大型输水管道发生水锤效应时桥梁结构的动力响应,以某独塔斜拉桥为工程背景,根据水锤效应的基本理论和作用方式,将管道对桥梁的动力效应简化为一随时间变化的动力荷载。通过分别建立管道水锤计算模型和桥梁动力计算模型,得到水锤效应发生时阀门位置顺桥向冲击力随时间的变化情况,再将此冲击力作为动力荷载施加到桥梁模型上。计算结果表明:水锤冲击力随时间呈周期性变化,阀门短时间关闭时将产生较大的冲击荷载;漂浮体系独塔斜拉桥各构件在水锤冲击作用下的动力响应以顺桥向方向为主,同时伴随有竖向的位移与应力。主梁上的应力变化可忽略不计,桥塔及斜拉索中应力变化分别可达0.7MPa和1.5MPa左右。单侧布置的管道还会产生偏心作用,使结构的动力响应呈现非对称性。

蒸汽管线出现水锤问题及改进措施

某酰氯扩建项目酰氯装置,装置内管廊设置蒸汽总管,蒸汽管线上存在多个分支管线,为有蒸汽需求的设备及公用工程软管站提供蒸汽,管线进行了管道应力计算,设置U型管线进行应力补偿,在管道最低点设置疏水分支管线,进行蒸汽疏水排放。管线安装试压后,试车过程中通入蒸汽,管道发生了严重水锤现象,末端水锤发生处将附近支架振断。通过分析管道出现水锤原因,对管线进行改造。在发生水锤位置末端增加管道支线,增加疏水阀组,消除了因管道用户高于管道,局部凝结水聚集引起的管道水锤现象,消除安全隐患。

先导式水击泄压阀动作原理及典型故障分析

本文阐述了先导式水击泄压阀的组成结构与原理,分析了阀门误动作、先导阀过滤器堵塞、锥形阀芯无法复位或密封不严等典型故障原因,提出了处理措施与改进建议。

基于末端闸门控制的长距离大管径供水管线水力过渡过程的研究

基于工程特性及总布置等多方面因素考虑,某些引调水工程的输水管线断流设备选择了闸门。长距离输水管线闸门开关引起的水锤与阀门相比更为严重。因此基于水力过渡过程计算,结合工程实际情况及闸门启闭机制造水平,选定合理的闸门关闭/开启规律尤为重要。针对某供水工程,对比计算了其管线末端闸门在不同关闭/开启规律下的输水系统过渡过程,发现合理的两段关闭/开启规律对于整个供水工程管线水力过渡过程的优化非常明显。

深部底板水锤突水效应及递进–导升力学模型研究

矿井底板水害是影响深部煤矿安全生产的一种重要灾害。为深入研究深部底板复杂的突水现象,首先调查和分析华北地区工作面突水特征,认为大多突水事故是由于扰动应力和水压流固耦合作用综合导致底板的破断。在一定采动条件下,深部底板裂隙岩体通道内会形成由势能转变为动能(使运动的水获得加速度)的动水锤效应,对采场围岩有不同程度的损伤或者破坏,定义为水锤突水效应。深部岩体水锤效应形成本质是水体在裂隙通道的流动被瞬时截断,由此导致水体在通道里面反复循环冲击,裂隙通道围岩发生损伤,当该反复循环运动水体的能量积聚到一定状态,进而导致裂隙导升破裂,由此引发突水灾害。基于此思想,建立水锤影响下深部底板水的递进–导升力学模型,揭示裂隙岩体在水锤影响下可能促进突水通道形成。理论和数值研究结果综合表明,裂隙岩体通道中水流速度越快,通道瞬时截断形成水锤压强越大;受水锤效应影响,水楔作用将进一步地驱动岩体裂隙递进–导升破坏。最后,以华北型煤田为工程背景,对底板岩体水锤影响下突水类型进行分类:裂隙岩体水锤–水楔导升突水、隐伏断层应力潜蚀–断裂突水和大构造断层导通突水,并对受水锤影响下深部底板突水提出控制建议方法。水锤突水效应是笔者对煤矿底板突水现象提出的一个新的机制,目前还处于初步讨论阶段,以期为认识深部底板突水机制和防控提供一定的指导。