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。

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。

矩形渡槽槽身结构时变可靠度分析

为分析服役期内渡槽安全度变化,将时间离散法引入渡槽结构时变可靠度计算中。基于工程实例,建立矩形渡槽槽身纵向和横向两个方向3个部位的承载力和抗裂极限状态方程以计算时变可靠度,用蒙特卡罗法的计算结果验证其精度,并与动态可靠度法计算结果进行比较。结果表明:渡槽结构纵向承载力可靠度随服役年限下降,尤其在服役后期降幅远大于横向承载力,纵向承载力极限状态为渡槽寿命的控制状态;纵向和横向抗裂可靠度较承载力可靠度下降均较慢;由于初始值不高,底板抗裂可靠度在服役后期略低于目标值;时间离散法计算结果整体误差相对较小,尤其对服役后期的结构安全性评价更精确,其计算精度比动态可靠度法更高,因此,应用时间离散法进行渡槽可靠度计算和安全性评价更为合理。

沙河渡槽槽身结构优化设计

以遗传算法为全局搜索方法,以混合离散变量的直接搜索与查点法为局部搜索方法,对遗传算法改进而形成了混合遗传算法。研制开发了基于混合遗传算法的渡槽结构优化设计程序。对于沙河渡槽进行了优化设计,得到了U形断面4槽、2槽和矩形断面4槽、2槽共4种槽型方案。从中确定U形断面4槽方案为最优方案,并被设计单位采用。优化结果表明:U形渡槽的经济性和安全性优越于矩形渡槽;遗传算法是一个很有推广应用价值的优化设计方法。

矩形渡槽槽体结构绕流流场数值模拟研究

基于二维非定常不可压缩雷诺平均N-S方程,采用RNG(renormalization group)k-ε两方程湍流模型,对矩形渡槽在空槽和满槽情况下的二维绕流特性进行了分析。计算网格为四边形结构网格,采用有限体积法对微分方程进行离散,应用SIMPLE算法解决压强-速度耦合关系。引入空腔流动研究成果对空槽和满槽风载体形系数基本相同的原因进行了理论分析,揭示了空槽时槽体内复杂的旋涡流动结构。

矩形渡槽流固耦合体系风致的动力性能

以排架矩形渡槽为研究对象,建立三维渡槽水流固耦合计算模型,通过自回归滑动平均(ARMA)模型模拟脉动风,采用任意拉格朗日欧拉(ALE)方法求解渡槽和水体的耦合相互作用问题,针对不同水深工况、不同渡槽截面高宽比,计算分析渡槽流固耦合体系在风荷载随机动力作用下的横向位移、倾覆力矩及动水压力。研究结果表明:不同高宽比的渡槽随着槽内水深的变化,其流固耦合体系风致动力性能的变化规律性相近;在等流量水深工况下,截面高宽比的变化对渡槽结构的振动和稳定性有显著影响,在渡槽抗风设计中应予以重视。

大型多槽式矩形渡槽结构静力分析

根据大型多槽式矩型渡槽槽身结构及其受力特点,采用结构力学法使复杂的空间结构分离成相互联系的两个平面问题:横向计算时,横梁底部弹性支承在各纵梁上,根据力法位移协调理论,给出了双槽式和三槽式渡槽横向结构弹性支承反力的计算公式,并依此求得结构的横向受力与弹性支承反力;以弹性反力作为荷载,反向作用于纵梁上,从而进行纵向梁的受力分析。通过三维实体有限元软件(MIDAS)对某大型三槽式渡槽单跨槽身整体进行了建模分析,并将结构力学法和有限元法计算所得结果进行了比较分析,验证了方法的合理性和公式的准确性。利用其进行渡槽结构计算,能满足工程设计的精度要求。

基于可靠度理论的多槽式矩形渡槽优化设计研究

南水北调工程中的大型多槽式预应力矩形渡槽是一种大跨度、大宽度、大高度及大宽高比的新型输水结构,其横向变形不能忽略,在施工、运用过程中将受到比以往小型渡槽更多的不确定因素的影响。首先应用变形相容性原则,考虑了纵向与横向变形的交互影响,然后以结构可靠性指标为约束条件(其中包括性态约束:纵向侧墙的抗弯承载力、跨中挠度、正、斜截面抗裂、整体横向抗风稳定,和适用性约束:输水能力),建立了结构优化数学模型,采用复合型法寻优求解。所得结果为其工程实践提供了理论指导和有价值的参考。

大型矩形渡槽全程动态跟踪分析

采用大型有限元软件ANSYS,以双洎河矩形渡槽为研究对象,对其整体结构在施工期与运营期的应力、位移情况进行了分析,得出了槽身混凝土材料在不同受力阶段的力学行为变化规律,为今后类似渡槽的设计和施工提供了理论依据。

太阳辐射下矩形渡槽热力耦合特性分析

南水北调工程的输水渡槽总体上呈南北走向,由于渡槽结构温度场变化滞后于太阳辐射能量变化,引起渡槽在温度场和应力场耦合作用下产生非对称应力应变场,为探明太阳辐射能量变化对渡槽结构的影响,采用红外热成像仪现场测试1 d内不同时刻太阳辐射下矩形渡槽的东腹板、西腹板、底板三个不同位置处温度变化情况,并据此采用COMSOL软件建立矩形渡槽热力耦合数值模型,系统分析了太阳辐射作用下渡槽结构温度场、应力场、变形场变化规律。结果表明,太阳辐射作用下渡槽结构向阳面和背阳面温差较大,同一位置处混凝土内外温差较大;渡槽在自重应力作用下,应力集中区域在支墩处,其应力为9.01 MPa,此时渡槽中间段位移较大,变形量为3.15 mm;在热力耦合作用下,15:00的应力达到最大,为10.67 MPa,且渡槽结构在上端变形量达到最大,为1.34 mm。

Ming河渡槽结构动力分析

河北省境内的Ming河渡槽是南水北调工程中重要的输水建筑物。它的最大特点是输水量巨大、体型庞大。而以往对大型渡槽的研究却很少。因此，对三槽厢联的Ming河渡槽进行研究具有重要意义。本文利用ANSYS软件对该渡槽进行结构动力分析，为工程实践提供理论依据和指导建议。

永圣渡槽矩形槽身混凝土预制施工方法

在永圣渡槽槽身施工中,对混凝土预制矩形槽身的施工特点、工艺流程、操作要点、质量与安全控制及环境保护措施均做了深入的研究、探索与实践,提前了工期,确保了工程质量,取得了较好的经济效益。

考虑流固耦合的矩形渡槽动力分析

针对大型矩形渡槽的动力分析问题,建立流固耦合(FSI)系统的位移-压力(ui,p)有限元格式,固体域以位移为自由度,流体域以压力为自由度,给出流固耦合系统的动力特性方程;并基于FSI的(ui,p)格式建立槽体-水体-槽墩-基础-地基系统的力学计算模型,采用模态分析法和拟静力法分别求解6种水深(空槽、1/4水深、半槽水深、3/4水深、设计水深、满槽水深)下渡槽的动力特性和动力响应.计算结果表明,基于FSI系统的(ui,p)格式,考虑了槽体与水体的相互作用,提高了计算精度,同时也得出不同水深下渡槽结构动力特性和动力响应的变化规律.

矩形双渡槽静风荷载的数值模拟研究

采用数值模拟的方法对矩形双渡槽的风荷载进行了分析,计算了其在不同过水工况下槽体各部位的风压系数和整体风载体型系数。模拟结果表明,槽内是否过水对双渡槽的整体风载体型系数影响不大,但对其各侧壁的影响较大。

寒潮作用下矩形渡槽运行期抗裂性能试验研究

针对渡槽工程中常见的温度裂缝问题,利用人工气候环境实验室模拟寒潮降温,开展钢筋混凝土单厢矩形渡槽模型抗裂性能试验研究,通过监测运行期空槽、通水两种工况下的温度及应变,分析混凝土温度、应变变化规律及开裂风险区域。试验结果表明:寒潮发生时,空槽时底板表面及侧墙外壁混凝土为开裂风险区域,通水工况下侧墙外壁混凝土具有更大的开裂危险;在降温期间应加强渡槽混凝土内外表面的保温措施。

带隔板的矩形截面渡槽内液体的晃动特性

研究带有刚性隔板的矩形截面渡槽中液体的微幅线性晃动特性。将因隔板而导致的复杂液体域分割为若干个形状简单且边界条件均一的子域,分别研究各子域内液体运动的势函数。利用叠加原理和分离变量法,导出每个子域内液体速度势的一般解。根据液体子域界面处速度和压力的连续条件以及自由液面处的表面波条件,得到含有待定系数的级数方程。对方程作Fourier展开,即可求得液体的固有晃动频率和振型函数。

矩形渡槽冬季输水水温预测

为预测渡槽在冬季输水过程中的水温变化,根据稳态传热过程进行理论分析,并引用导热微分方程和牛顿冷却公式进行计算,以庄浪河渡槽为例,分别计算不保温、表面采用5cm厚的聚氨酯保温板两种情况下水随时间散失的总热量,并求得相应的水温。计算结果表明,在冬季低温工况下,渡槽内外温差大,水散失大量热量,水温降低幅度大,需采取保温措施防止水温降低,以保证渡槽在允许水温下正常运行。研究结果可为类似工程提供参考。

基于Excel平台的矩形渡槽槽身优化设计及优化机理研究

以矩形渡槽槽身断面优化设计为目标,选择应用广泛的矩形渡槽为案例,基于渡槽基本体型及相关设计规范,以其力学性能、稳定性能、几何要求为约束条件,借助Microsoft Excel平台及其"规划求解"功能,建立了矩形渡槽槽身优化模型的求解方法并使用该方法对重庆市开县鲤鱼塘水库东河分干渠工程灌区渠系渡槽进行了优化,深入分析优化变量的优化机理。结果表明,在满足各项约束的条件下,侧墙宽度对优化的限制最大,支座厚度对优化限制最小,调整侧墙宽度可最快优化断面。该优化方法可有效减少混凝土使用方量且优化过程简单快捷,能为矩形渡槽的设计及优化提供一定参考。

大流量预应力薄壁多厢矩形槽结构设计

双洎河渡槽为南水北调中线工程上的一座大型渡槽,采用双厢预应力矩形槽结构形式,利用造槽机施工。在设计过程中,用平面结构力学方法初步计算预应力筋配制,用三维有限元法进一步校核并优化槽身三向预应力布置。在槽身施工时,考虑到造槽机产生的施工期荷载,利用三维有限元法对槽身预应力筋提前张拉的顺序进行了优化。经上述设计优化,渡槽成功通过充水验证,证明了设计、施工的可靠性。

南水北调涵洞式矩形渡槽运营期有限元仿真分析

采用结构优化设计方法,借助三维有限元分析软件ANSYS,针对大型涵洞式矩形渡槽结构方案,建立了渡槽的有限元模型,考虑了渡槽在运营过程中的10种工况组合,通过计算和实验数据进行分析,对比这些方案和模型的原理、方法、结果及其在实际工程应用中存在的问题,得出不同过水量下槽体结构应力及位移的变化规律等结论,计算结果具有较好的精度,满足工程要求,为同类预应力矩形渡槽的设计提供理论依据和指导。