基于多目标优化的箱梁渡槽结构设计研究

针对箱梁渡槽所受水荷载远大于同等跨径箱梁桥所受汽车荷载导致槽身纵向受力突出的问题,在渡槽结构设计中统筹考虑箱梁纵向应力储备和造价,构建了以截面尺寸、钢筋用量等6个参数为设计变量,以渡槽边缘正应力和造价为目标函数,以槽身挠度、法向应力等9个验算指标为约束条件的多目标优化模型,并基于支持向量机近似模型和NSGA2遗传算法求解多目标优化模型的Pareto最优解集,然后综合专家打分、COWA算子、博弈论综合赋权与TOPSIS法从Pareto最优解集中选出最佳方案。结果表明:与初始方案相比,最佳方案的渡槽边缘正应力储备提高了17.55%,渡槽上部结构总造价降低8.84%;与有限元分析相比,该方法在保持较高计算精度的同时节省了65.42%的计算时间成本。

基于Revit二次开发的渡槽正向参数化智能建模方法

针对渡槽工程在前期设计阶段单纯依靠Revit软件进行三维翻模,难以与渡槽工程实际建造节奏相匹配的问题,对Revit软件进行定制化开发,提出渡槽正向参数化智能建模方法,包括渡槽正向设计智能管理平台、渡槽构件模型参数化创建和渡槽钢筋参数化建模三部分。该方法的建立实现了对渡槽水力参数、结构参数等的设计与分类管理,简化了繁琐的建模步骤,缩短了设计人员建模时间,提高了设计效率。结合具体渡槽工程实例,对渡槽正向参数化智能建模方法的准确性及实用性进行验证,前期设计阶段的工作效率得到显著提高,为BIM正向设计在水利工程领域进行推广应用提供了新的解决方案。

非综合征型聋家系SLC26A4基因复合杂合突变

目的 研究1例前庭导水管扩大患者的遗传方式和基因突变位点。方法 以1例临床诊断为前庭导水管扩大的患者及其健康的父母为研究对象,采集其静脉血,使用全外显子测序技术检测先证者的遗传序列,进行生物信息学分析,锁定该患者可能的致病基因及突变位点,并进一步采用Sanger测序法对其父母进行相关突变位点验证,最终确定该患者的致病基因;通过单核苷酸多态性位点分析、氨基酸保守性分析及氨基酸序列分析等手段,分析复合杂合突变的致病机制,绘制突变的遗传系谱。结果 该患者致病突变定位于7q31的SLC26A4基因,由c.919-2A>G、c.1746del G以及c.563T>C 3个位点组成的复合杂合突变。SLC26A4基因的c.919-2A>G突变遗传自其听力正常的父亲,而SLC26A4基因的c.1746del G和c.563T>C突变均遗传自其听力正常的母亲。结论 先证者携带的SLC26A4基因的3个突变位点均是明确的与听力损伤相关的隐性疾病突变位点。因此,推测SLC26A4基因的上述3个突变以某种复合杂合的形式导致受检者患病。

双槽渡槽结构剩余抗震性能拟静力试验研究

为评估大型钢筋混凝土渡槽结构在主震后的剩余抗震性能,以南水北调中线工程某双槽渡槽为原型先进行1/6缩尺振动台试验后,再对渡槽槽身和支架构件分别进行静力和拟静力试验。研究了各构件的破坏模式和剩余抗震能力,同时建立损伤后的有限元模型进行对比验证,并采用能力谱法对渡槽支架结构的剩余抗震性能给予了评估。研究结果表明:主震后槽身试件的破坏模式与以往研究中略有不同;尽管支架试件在主震中产生不同等级震害损伤,在拟静力试验中构件滞回性能、延性系数、承载力衰减、抗侧刚度和耗能性能等参数虽有所差异,但其下降幅度不大且二者损伤发展情况相似;数值模拟结果与试验曲线较为吻合;最后通过能力谱法对渡槽构件的评估说明结构仍具有较好的剩余抗震能力。

寒旱地区混凝土箱形渡槽湿热耦合效应

针对冬季渡槽的湿热全耦合效应问题,避免渡槽在冬季输水过程中出现裂缝现象,以寒旱地区引洮工程柳林沟渡槽为工程背景,利用湿热耦合传输理论分析,实测2023年1月5—20日的环境温度、环境湿度及风速,采用Fluent有限元软件建立了不同环境参数的混凝土箱形渡槽温度场、湿度场、湿热耦合场有限元模型,并分析不同工况对冬季渡槽的非耦合和全耦合状态下的变形影响。分析结果表明,渡槽通水时冬季最不利温差为-14.7℃,不通水时为-6.3℃;渡槽通水时冬季最不利横向温差为-10.2℃,不通水时为-6.2℃;在湿度扩散过程中,沿板厚方向湿度由内向外逐渐减小,且吸水速度随时间的增大而减小;在湿热耦合过程中,全耦合场温度值小于非耦合场温度值,湿热全耦合作用的挠度变化值小于湿热非耦合作用下的挠度变化值,湿热耦合作用的拉应力小于湿热非耦合作用下的拉应力值,因此,湿热全耦合作用对渡槽结构变形有利。

上游弯道圆心角对渡槽流动特性的影响研究

对于含上游弯道的输水渡槽,弯道段水流同时受到了离心力和重力的影响,使其流态变得更加复杂并进而影响渡槽部分的水力性能。基于MIKE仿真软件,建立了南水北调中线某渡槽的水动力模型,模拟了输水过程并通过实测数据对模型进行了验证,对比分析了不同流量工况下弯道圆心角对渡槽水力特性的影响。结果表明,弯道圆心角的增大会使得槽身段两侧流量差不断增大,在整流条件不足时最大流量差可达2.38 m^(3)/s。对于渡槽进口而言,弯道圆心角的增大会扩大进口中墩与两侧槽的水位差,而增长幅度随着入流量的增大而减小。对于渡槽出口而言,圆心角的增大会提升涡街的强度,其对应涡脱落频率逐渐增大,进而影响尾墩流态。

微型桩在某渡槽槽墩保护中的运用

随着中国经济的快速发展,基础设施大量建设,交叉建筑物越来越多,相互之间需要保护的情况也会经常出现。某渡槽因水闸的改扩建导致槽墩外露而需要保护,在选择保护方案时,从平面外轮廓和结构方案方面进行了综合比选,拟定了正方形、菱形及眼睛形等3种平面外轮廓,利用水工模型进行试验研究,选择了水流流态较好的眼睛形平面外轮廓;从场地施工条件等角度出发,对结构方案进行了综合比选,最终得出微型桩方案具有可实施性。该渡槽槽墩保护方案的成功实施,既保证了水闸的正常施工,又保障了渡槽的安全运行,作用巨大,效果良好,可供类似工程借鉴与参考。

结合BP神经网络和高阶矩法的渡槽侧墙抗弯时变可靠度分析

基于BP神经网络与高阶矩法,结合实测数据,提出了钢筋混凝土渡槽侧墙抗弯时变可靠度分析方法。为评估钢筋锈蚀影响下的渡槽侧墙抗弯时变可靠度,考虑混凝土结构中钢筋有效截面面积损失效应,导出渡槽侧墙承载能力极限状态下的抗弯时变功能函数;接着,结合钢筋锈蚀实测数据和BP神经网络原理设计钢筋锈蚀速率预测模型,通过半球形点蚀模型建立混凝土结构中钢筋有效截面面积计算公式;在此基础上,引入点估计-高阶矩可靠度理论发展渡槽结构时变可靠度分析方法,最后将提出的方法应用于某实际渡槽侧墙抗弯时变可靠度分析。结果表明:较之以往的8个实用经验模型,本文所建BP神经网络预测模型可以更准确、综合、简便、快速地预测混凝土结构中的钢筋锈蚀速率;通过与蒙特卡洛模拟法对比验证,本文方法求解时变可靠指标高效准确,可为渡槽时变可靠度评估预测提供一条有效的途径。

基于熵权优化FFR-BN法的梁式渡槽运行风险评价

梁式渡槽运行受多种风险因素影响,各因素之间联系及作用关系的复杂性及对因素认知的局限性常常造成风险评价结果不够精确,对此提出基于熵权优化的FFR-BN法开展梁式渡槽运行风险分析。此方法采用熵权法对主观与客观权重进行融合优化,有效解决了传统评价方法中专家打分低精度及强主观性问题。通过解释结构模型将梁式渡槽复杂系统拆分为各种子系统(因素、要素),随后分析风险因子之间的直接二元关系,从而构建复杂系统内风险因子、风险事件之间的逻辑关系框架,并在此基础上计算因子的模糊失效概率,运用贝叶斯网络的反向推理技术确定风险事件发生的最大可能路径、梁式渡槽运行风险中决定性风险因子。通过此方法计算得出实例梁式渡槽综合风险等级为Ⅰ级,关键致灾风险因子为设计洪水增加、钢筋失效、表层混凝土剥蚀、材料特性等,受所处区域地形及地质条件影响,裹头边坡防护问题导致的风险致因链是最大可能风险致因链。

黑龙滩灌区毛家河渡槽安全检测与结构计算分析

为了评估毛家河渡槽当前的安全状态,本文采用有限元法分析渡槽边墙的变形破坏机理,对渡槽的基础和槽身砌体结构进行现场检测和安全评价。结果表明:(1)渡槽砌体结构表面存在风化、剥蚀,砌体砂浆老化,局部失去黏结力,槽身渗漏严重,砂浆抗压强度和条石饱和抗压强度均不符合规范要求;(2)受槽内水荷载作用影响,渡槽过流断面内侧底部出现局部受拉现象,拉应力范围为0~20 kPa,在渡槽底部出现应力集中现象;(3)两侧边墙底部均出现剪切破坏,左边墙破坏区已贯通,右侧尚未贯通;(4)计算结果与渡槽实际破坏情况基本一致,渡槽结构不稳定。本文成果可为后期渡槽的安全加固设计提供一定的参考。

砂浆流失下长期服役砌石渡槽稳定性规律研究

以某砌石渡槽结构为对象,通过开展现场检测分析,揭示结构病害规律,针对砌石结构中的砌石离散的特点,提出以不连续块体理论开展砌石渡槽研究,揭示了砂浆流失对结构安全的影响。结果表明:(1)长期服下砌石渡槽的结构性主控致灾病害为拱圈砂浆流失;(2)砂浆流失位置和程度是关键参数,拱顶处砂浆流失致危程度最高,其次是拱肩和基础,砂浆集中流失比分散性流失更危险;(3)砂浆脱落造成的砌体结构失稳的物理机制,是由于砌石“物理性咬合度下降”影响,而非砂浆参数、砌石断裂或错动;(4)长期服役下砌石渡槽加固延寿措施应以阻断砂浆物理性流失和加强砌石咬合度为原则。研究成果对长期服役砌石渡槽的检测与安全鉴定、带病运行的砌石渡槽除险加固具有重要意义。

某高架大跨梁式渡槽抗震及隔震分析

滇中引水工程场区具有地震频发、设防烈度高的特点,为保证其渡槽设施在地震下的安全性,以滇中引水工程某高架大跨梁式渡槽为研究对象,分析其抗震性能。通过大型通用有限元分析软件ABAQUS建立了考虑流固耦合作用的单跨渡槽模型,依据场区地质条件选取地震动,对盆式橡胶支座、铅芯橡胶支座及摩擦摆支座渡槽进行弹塑性动力时程分析。结果表明,隔震支座渡槽的槽身最大位移平均比盆式橡胶支座渡槽降低25.5%,最大墩底弯矩平均降低24.3%,隔震性能良好。盆式橡胶支座比隔震支座渡槽的损伤严重,槽身与槽墩的损伤部位分别为槽底支座处、槽壁变截面处及墩底。空槽工况下,铅芯橡胶支座渡槽的最大位移比满槽增加10.4%,最大墩底弯矩降低21.4%;摩擦摆支座最大位移及墩底最大弯矩分别降低20.9%及32.2%。铅芯橡胶支座的隔震周期受上部质量影响大,而摩擦摆支座的隔震周期与上部质量无关,因此摩擦摆支座更适用于渡槽结构。

克孜河渡槽风荷载数值模拟

为了探究风荷载对克孜河渡槽结构的影响,考虑到经济成本和时间成本,采用数值模拟进行研究。基于计算流体动力学理论(computational fluid dynamics,CFD),利用Midas NFX CFD软件研究克孜河渡槽的风场环境及风荷载响应,模拟不同风攻角条件下风荷载对渡槽的影响,通过与已有的风洞试验结果对比分析,来验证数值模拟结果的可靠性,深入剖析了风攻角变化对渡槽的影响,并采用数值模拟与单因素方差分析相结合的方法,验证了风攻角变化对渡槽三分力系数的影响。计算结果显示风攻角对三分力系数有显著影响,以及数值模拟可以快速高效的模拟出克孜河渡槽周围复杂的风场环境,能直观反映渡槽表面负压区的分布规律,研究成果对渡槽风荷载的结构设计具有一定的参考意义。

U型薄壳输水渡槽结构稳定性分析——以八都水库为例

部分水利工程在使用过程中随着时间推移会出现不同程度的病害,从而严重影响其正常使用。八都水库输水渡槽投入运行至今已超过20 a,采用模糊评价法,通过现场安全检测以及安全复核计算分析,并邀请水利专家根据渡槽现场检测及结构验算结果对渡槽健康状态进行评分,取评价占比的最大值作为U型薄壳输水渡槽结构稳定性的最终评价结果。结果表明,渡槽槽身、支撑结构存在不同程度的老化、损坏、漏筋等病害,但仍处于相对完整的可运行状态,需减少流量运行或进行除险加固后才能继续正常运行。

大型钢桁架式渡槽结构地震响应研究

针对非一致地震激励下大型钢桁架式渡槽结构的隔震响应开展研究,依托实际工程在ABAQUS中建立了渡槽结构的整体有限元模型,给出了非一致激励的输入方法和摩擦摆隔震支座的简化模型,通过试验验证了摩擦摆隔震支座简化模型的准确性,并对一致激励和非一致激励、无隔震支座和有隔震支座的数值模拟结果分别进行了对比。结果表明:中墩正上方的桁杆为渡槽结构的最薄弱位置;非一致激励会显著增大渡槽结构,尤其是边跨的动力响应;在中墩顶部设置摩擦摆隔震支座能起到较好的隔震减震效果,提升桁架结构和槽墩的地震安全性。

宋家嘴渡槽爆破拆除工程的实践

东风渠灌区宋家嘴渡槽因老化损坏严重,拟爆破拆除后原址重建。基于宋家嘴渡槽爆破拆除工程实例,对爆破方案选择、参数与网络设计、爆破安全、防护措施及效果等进行了较为详细的阐述与分析。实践证明,爆破方案和各项防护措施符合工程的实际情况,达到了预期的目的,对于同类型的渡槽爆破施工有一定的借鉴作用。

大跨度U形渡槽预应力钢绞线张拉顺序数值模拟及方案比选

为探究大跨度U形渡槽预应力钢绞线张拉过程中拆模时机对渡槽槽身结构受力状态的影响,以国内某大跨度U形预槽为例,考虑温度荷载,基于单弹簧联结单元法模拟预应力钢绞线与混凝土的相互作用,通过数值模拟方法研究预应力钢绞线张拉过程中的拆模时机对渡槽槽身结构应力响应的影响,进而基于渡槽槽身的应力控制标准及预应力钢绞线张拉过程对渡槽预制台座的占用时间,提出了最优的预应力钢绞线张拉方案。结果表明:拆模前施加部分纵向、环向预应力不仅能满足张拉过程中槽身内壁面不出现拉应力的要求,同时能减少对渡槽预制台座的占用时间。

胡家湾渡槽预制槽身吊装施工方案研究

胡家湾渡槽拆除重建工程采用六跨连拱结构及预制矩形槽身吊装的施工技术。依据吊装工程施工的实际,对汽车吊吊装计算、资源配置、进度计划、施工工艺技术、槽身吊装特点及安全控制措施等问题进行了充分研究。工程的实施表明,槽身吊装专项施工方案合理,为吊装工程的顺利实施奠定了基础,可供类似输水结构的吊装施工借鉴。

基于博弈论-云模型的梁式渡槽风险评估研究

梁式渡槽作为大型输水工程中重要的交叉建筑物,其安全与稳定性直接决定了输水干渠的正常运行,一旦失事将会造成严重的灾害和社会经济损失。选取影响槽墩冲刷破坏、裹头边坡失稳、槽身挡水3大类12个风险指标,利用层次分析法确定主观权重、熵权法确定客观权重、博弈论赋权法确定组合权重,建立云模型风险评估模型。选取某大型输水工程6座典型梁式渡槽为研究对象,开展实例研究,结果证明本研究为大型输水工程交叉建筑物的风险评估研究提供了新思路。

装配式矩形截面带栏杆整体预制渡槽关键技术研究

结合某项目实际,通过采取装配式矩形截面带栏杆整体预制渡槽结构优化和模具改进等措施,解决了预制渡槽质量大、生产困难等问题,形成装配式矩形截面带栏杆整体预制渡槽生产工艺标准,有效保证了构件质量和工程项目的顺利推进,为类似项目提供参考。