超高性能混凝土在装配式渡槽中的应用初探

提出利用超高性能混凝土（UHPC）材料预制渡槽,并对渡槽结构进行初步设计,同时与传统混凝土渡槽的工程、经济、社会和环境效益进行了对比。结果表明：UHPC渡槽的槽身重量、全生命周期费用和碳排放量分别较C25渡槽降低了64%、16.5%和68.1%,渡槽结构不仅实现了轻量化,而且大大节约了原材料的用量,降低后期运营维护成本,使得UHPC渡槽具备更好的工程经济和社会环境效益,值得在今后引水输水工程中予以推广应用。     

排架渡槽-水流固耦合体隔震分析

以排架渡槽为研究对象,建立3维渡槽-水流固耦合体计算模型,设置板式橡胶隔震支座,通过Mooney-Rivlin应变能密度函数模型模拟橡胶材料的本构,采用任意拉格朗日-欧拉(ALE)方法求解渡槽和水体间的耦合动力作用问题,针对不同水深工况,计算分析渡槽-水流固耦合体自振频率以及在地震作用下的位移、应力和水体晃动波高。研究结果表明:渡槽横槽方向为结构刚度最小方向,隔震支座的设置降低了渡槽结构的刚度,延长结构的自振周期;在地震作用下,槽体与水体间的流固耦合作用使得槽身内壁两侧的应力较大;隔震支座的设置增大渡槽结构的位移响应以及槽内水体晃动的幅度,但有效降低渡槽各部位的应力响应,提高渡槽结构的抗震性能。     

引大入秦庄浪河渡槽地震响应分析

本文根据引大入秦庄浪河渡槽的工程数据,建立了渡槽的有限元模型。采用非对称模态提取法求解了4种水深下渡槽的动力特性,用隐式－显式积分算法计算了天津宁河地震波作用下渡槽的动力响应,得出了不同水深下渡槽结构动力响应的变化规律等结论。     

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.     

紊流性泥石流对渡槽的作用力分析

针对紊流性泥石流特点,对渡槽的受力情况进行了比较深入的分析。在垂直于渡槽边壁方向,泥石流体对渡槽的总作用力由紊流性泥石流体对渡槽结构的全压力和紊流性泥石流体中砂石垂直于边壁冲击力组成;在平行于渡槽边壁方向,泥石流体对渡槽的作用力由公式（10）及（11）来表示。最后对这些公式的应用和一些极限情况进行了讨论,为渡槽的设计提供了理论和实践上的依据。     

大型渡槽-水耦合体系动力特性分析

以梁式渡槽为工程背景，采用任意拉格朗日-欧拉(ALE)方法分析大型矩形、U形截面渡槽结构-水耦合体的动力特性，针对不同的水深研究渡槽结构在谐波激励、地震激励下的振动反应及水体对渡槽槽身的作用．研究结果表明，渡槽结构中水体的晃动具有明显的非线性特征，在一定的外激励下水体的晃动作用十分显著，水体晃动产生的动水压力将改变渡槽槽体中的应力分布，但是在渡槽结构截面深宽比合理的情况下，渡槽槽体不会发生横向失稳．对比矩形、U形渡槽-水耦合体系的动力特性可以发现，U形渡槽中水体的晃动幅度一般大于矩形渡槽中水体的晃动幅度，这对高排架渡槽结构的性能有显著影响，在渡槽抗震设计中应给予足够重视．     

考虑流固耦合的大型渡槽横向动力分析

渡槽槽身是一种薄壁构件,在建立其动力分析模型时除应考虑渡槽槽身横向、竖向、纵向以及自由扭转变形外,还应考虑渡槽薄壁结构约束扭转变形以及槽内有水时水体对槽身的流-固动力相互作用.为此,依据符拉索夫及豪斯纳尔理论建立了考虑槽内水体与槽身动力相互作用的渡槽薄壁结构横向动力分析模型,由能量变分原理推导给出渡槽薄壁梁段单元刚度矩阵及质量矩阵表达式,通过数值算例验证了该模型的正确性;利用该模型对某大型渡槽进行了多种工况的频率计算,计算结果表明该大型渡槽在无水和设计水位时,其振动频率有所变化.该模型计算简单,是考虑渡槽槽内水体横向流-固动力相互作用的实用动力分析模型.     

箱形渡槽冬季输水工况下温度场与温度应力研究

论述了箱形渡槽温度应力产生的原因及其影响,根据热传导方程和边界条件的特点,以引洮工程柳林沟渡槽为例,借助ANSYS有限元软件分析了箱形渡槽冬季运行时无保温措施和有保温措施条件下的温度场和温度应力变化情况.分析结果表明,在冬季低温工况下,由于箱形渡槽内外温差大,导致表面产生较大的温度应力,极易引起裂缝的出现,若对槽身壁面采用保温措施,可有效减小渡槽表面的温度变化和温度应力,以确保箱形渡槽在冬季输水时的安全.     

南水北调某渡槽三维有限元设计分析

本文采用有限元程序建立三维模型,对南水北调某渡槽进行了设计分析。发现该渡槽的刚度比较大,在自重和水压力荷载下,渡槽各向位移均较小;不计应力集中,渡槽跨中底板某些局部地区纵向拉应力,达到了3.24MPa,根据《水工混凝土结构图设计规范》C50混凝土抗拉强度为2.0MPa,因此渡槽的最大拉应力大于混凝土抗拉强度值,需要配置预应力筋,以防槽体开裂。     

渡槽减隔震设计研究综述

本文通过对目前渡槽减隔震研究背景及与渡槽相关的流固耦合研究现状进行分析,提出渡槽减隔震设计中的槽-水耦合体共振机理研究的意义。     

余震持时特性对高烈度区渡槽动力响应的影响研究

主震发生后会在短时间内引发多次余震，长持时余震是否会对主震受损后的高烈度区渡槽结构造成额外损伤仍需探讨．以滇中引水工程某典型梁式渡槽为工程实例，建立渡槽-水-支座-支撑结构全耦合有限元模型．基于能量持时的定义，以设计反应谱为基础，从PEER强震数据库中选择长持时和短持时地震动记录来构造主、余震地震序列，对渡槽结构进行非线性动力分析；充分考虑主震作用后渡槽的初始损伤状态，提出了渡槽损伤评价指标，探讨了不同持时的余震对主震受损后渡槽结构动力响应的影响．结果表明：余震持时特性对主震受损渡槽的抗震性能有显著影响，长持时余震对主震受损后渡槽结构造成更严重的累积损伤，在渡槽动力响应分析中不容忽视．因此，在渡槽地震安全评估和抗震设计时，除需考虑余震的频谱特性和幅值外，还应重点考虑持时特性．     

考虑土-结构相互作用渡槽流固耦合体风振响应分析

以排架渡槽为研究对象,分别建立考虑土-结构相互作用(SSI)效应和不考虑土-结构相互作用(SSI)效应下的三维渡槽-水流固耦合体风振计算模型,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,分别计算分析渡槽流固耦合体系在风荷载随机动力作用下的动力响应。研究结果表明:考虑SSI效应使得渡槽结构横槽向抗风刚度降低,导致结构风振位移响应增大;渡槽结构各部位最大主应力随槽内水深增大而增大,考虑SSI效应渡槽结构主应力稍大于不考虑SSI效应渡槽结构主应力;在脉动风荷载作用下,水深是决定渡槽倾覆力矩和动水压力的控制因素,土-结构作用的影响较小。     

附加质量法在大型梁式渡槽抗震分析中的应用

结合考虑流固耦合的动力方程组,采用附加质量法对渡槽进行动力响应计算。结果表明,渡槽槽身与水体的动力相互耦合作用对渡槽结构自振频率影响较大,故在分析渡槽结构的动力特性时必须考虑此作用;流固耦合作用对渡槽槽身各阶振型亦有相应影响,随着槽内水位的增高,槽身的各阶自振频率依次递减且竖向振型是独立的,横向振型与扭转振型耦联;槽内水体与槽身的横向振型同步,当槽身振型以竖向弯曲为主时,渡槽附联水体横向振型不明显。     

某双悬臂渡槽风致破坏原因分析

介绍了某双悬臂渡槽的结构及风致破坏情况,论述了渡槽静力风荷载与等效脉动风荷载的计算方法,指出渡槽等效风荷载的计算方法有别于桥梁和建筑结构,有其自身的特点.根据作用在某渡槽结构上的风荷载响应,分析了该渡槽风致破坏的原因：低估了结构静风荷载,忽略了结构脉动风荷载的影响;结构自身的抗风构造缺陷.     

强震作用下渡槽TLD 效应模型试验研究

通过对矩形截面渡槽的单跨模型进行动力试验研究,探讨了渡槽在刚性地基强震条件下的调谐液体阻尼器(TLD)效应;通过调节槽内水位,研究了水体横向减震作用与深宽比的关系。试验结果表明,水体的晃动及水波破碎对渡槽的横向动力响应起到了 TLD 减震作用。渡槽内水位增加会改变结构的动力特性,使渡槽结构自振频率下降。在强震作用下,TLD 横向减震效果随水位变化发生波动,当槽内水体晃动频率与渡槽结构自振频率接近时,减震作用最为显著。     

浅析预应力U型薄壳渡槽浇筑施工技术

渡槽是调水工程中不可缺少的立体交叉输水建筑物,而预应力U型渡槽因其结构曲面光滑,材料分布均匀,适应于水荷载环境,施工方便,结构形式与受力优化统一等特点是渡槽中首选的输水建筑物。本文在结合输水渠道建筑中的实际情况,分析了预应力U型薄壳渡槽浇筑施工技术的经济性和实用性。     

超大体积薄壁混凝土二次浇筑施工温控防限裂技术

牤牛河南支渡槽采用C50高性能混凝土,发热速度快,发热量高。渡槽一旦出现表面裂缝或贯穿性裂缝,将会对其结构的整体性、安全性、抗渗性和耐久性造成很大的影响,因此,必须采取措施控制渡槽混凝土的温度应力,以有效防止裂缝,保证工程质量。为之,对该工程大体积混凝土施工温度控制进行了研究,通过本次仿真计算,遴选不同月份施工时渡槽混凝土的温控措施及温度控制指标,以指导施工,达到渡槽混凝土施工期防裂的目的。     

淠史杭灌区将军山渡槽除险加固设计

淠史杭灌区将军山渡槽地处江淮分水岭之间,位于六安市舒城县张母桥镇东岗村和金安区交界处,不仅是沟通淮河水系和长江水系的重要枢纽,也是淠史杭灌区迄今为止最大的渡槽;该渡槽建于20世纪70年代,运行40多年,工程老化严重,槽身渗漏,裂缝众多,影响工程使用和结构耐久性,急需除险加固;文章针对将军山渡槽存在的诸多问题,提出除险加固设计方案。     

大跨度下承式预应力桁架拱渡槽施工技术

下承式预应力桁架拱渡槽技术含量高、结构复杂、施工难度大,国内无成型施工技术支持。本文介绍了山东省胶东地区引黄调水后徐家渡槽工程的施工,40m大跨度下承式预应力桁架拱渡槽混凝土施工技术的应用,具有一定的实际意义。     

石洞江U形渡槽现场承载力试验研究

U形渡槽作为一种水利设施,为我国的农村引水灌溉发挥了重要的作用,但一些U形薄壁渡槽年代久远,其安全性越来越受到人们的关心.文章通过对石洞江一座U形渡槽进行现场检测,完成了混凝土碳化深度试验、混凝土强度检测以及现场承载力试验.最终结果表明:U形渡槽的槽身材料虽然有一定的退化,但是渡槽的整体强度较好,在加载过程中仍然处于弹性工作阶段,且槽身承载力足够,可以安全使用.对既有渡槽的改造决策与处置提供了合理的参考依据.