基于有限差分方法的双腔橡胶坝设计计算

橡胶坝是一种应用广泛的挡水建筑物．针对传统橡胶坝的挡水水位有限、对坝袋材料要求较高且坝袋易振动磨损等不足，提出了采用平行并排锚固方式的双腔橡胶坝结构．基于有限差分方法建立了双腔橡胶坝的二维结构-流体数值计算模型，利用已有理论和试验结果验证了该模型的准确性．系统分析了双腔橡胶坝的受力变形规律，得到双腔橡胶坝截面形状及张拉力变化特点．结果表明：上游水位增加，上游坝袋坝高先增加后降低，坝宽先降低后增加，下游坝袋坝高持续降低，坝宽持续增加；基于节约材料和有效提高临界挡水水位，确定了上、下游坝袋锚固间距最佳值为D=0.08 L₁，周长的最佳比为L₂=0.8 L₁；基于最佳锚固间距和周长比得到了不同压力水头下双腔橡胶坝变形规律及张拉力分布规律．本研究成果有望为新型双腔橡胶坝的设计计算和工程应用提供理论依据．     

溢流橡胶坝泄流特性试验

在大比尺试验模型上，对充水式橡胶坝的坝袋表面作用力、坝袋变形、泄流量等随上下游水位及内水压的变化情况，作了细致的量测，并经整理分析，提出了橡胶坝在自由出流时的流量系统经验公式，供该类溢流橡胶坝设计参考．     

方断面锥形管无模拉伸实验

在锥形管无模拉伸实验的基础上,研究了各种工艺参数对方断面锥形管外形和断面形状的影响,分析了方断面锥形管无模拉伸时影响断面形状膨胀程度的因素.结果表明,方断面管拉伸断面形状膨胀率随拉伸变形区宽度的增大而减小,随断面减缩率增大而增大,随方管壁厚增大而减小,当壁厚和变形区宽度都比较大时,几乎不产生膨胀现象.采用无模拉伸的方法可以加工带有一定锥度的方断面锥形管,加工后方断面锥形管的轮廓与控制曲线的计算结果一致性较好.     

西流水水电站混凝土面板堆石坝渗水成因分析

西流水水电站一期蓄水后,坝后量水堰渗水量随库水位升高逐渐增大,目前量水堰渗水量q=76.5L/s（Q=6610m3/d右岸帷幕灌浆尚未封闭）,工程全部竣工后坝前水位升至1920 m高程时,坝后量水堰处渗水量可能还有增大趋势,通过对基础岩体和灌浆效果的分析,对天生坝透水率以及水位等方面渗水成因的分析后,对坝体的安全性进行了评价.     

锥形管连续无模拉拔速度控制模型的理论与实验分析

基于金属体积非压缩性原理建立了锥形管连续无模拉拔速度控制模型,分析了无模拉拔变形过程中拉拔速度等工艺参数对变形区体积以及锥形管形状和尺寸的影响,并进行了实验验证.结果表明:拉拔速度不仅与进料速度、坯料尺寸、拉拔后锥形管的形状和尺寸有关,还与冷热源距离等工艺参数有关;拉拔速度随时间呈非线性增加;随着拉拔速度的增大,变形区的体积减小;冷热源距离越长、进料速度越大,变形区体积变化越大;当速比一定时,减小进料速度、增大冷热源距离,可以减小锥形管形状和尺寸误差、提高控制精度.     

地铁区间隧道顶部热烟气温度分布

通过调查统计重庆地铁6号线区间隧道的断面形式,引入隧道断面形状系数ζ,建立断面形状系数ζ1的模型实验台。采用模型实验与FDS模拟相结合的方法,探讨地铁隧道采用纵向排烟系统时,不同热释放速率及排烟速度的条件下区间隧道内烟气温度纵向分布特征。研究结果表明:Kurioka模型适用于断面形状系数ζ≥1的地铁区间隧道,对于断面形状系数ζ1的地铁区间隧道,需要对Kurioka模型进行修正。对于断面形状系数ζ≥1的地铁区间隧道,顶棚上游烟气温度纵向分布服从指数衰减规律。然而,对于断面形状系数ζ1的地铁区间隧道,顶棚上游烟气温度虽然也服从指数衰减规律,但需要进行模型修正。修正值Kζ与断面形状系数ζ之间满足线性关系,顶棚上游烟气温度沿纵向衰减速度,随隧道断面形状系数的增大而增大。     

充填管袋堤坝结构断面优化设计

采用现代设计理论研究充填管袋堤坝结构断面的优化设计问题。构建以充填管袋堤坝结构断面关键几何尺寸为设计变量,堤坝工程造价最低为目标函数,设计高水位、设计低水位以及水位骤降3种工况下的边坡稳定安全系数等为主要约束条件的结构优化设计数学模型,借助FLAC3D软件进行结构分析并验证其边坡稳定性,优化模型求解采用复合形法。实例计算结果显示:优化设计方案与原设计方案相比,堤坝结构工程造价降低22.7%,土工管袋抗拉强度达到临界约束,堤坝结构的受力和变形状态有所改善,优化调整效果明显且经济效益显著。     

橡胶坝坝袋锚固施工技术

橡胶坝作为新型的坝型,具有操作灵活,升降自如,造价低廉安装维修等优点,但是,橡胶坝的施工难度较大,可操作性较差,一般坝高不易过高,承受水压不易过大,尤其是施工中的坝袋锚固问题更加棘手。以高台县一级、二级橡胶坝施工过程为例,主要介绍了橡胶坝的坝袋锚固施工的具体方法,并针对橡胶坝常见的漏水问题进行了施工过程分析,研究其原因以及处理对策。     

斜坡式橡胶坝皱折成因分析及处理对策

斜坡式橡胶坝具有不束窄河床断面、泄洪能力大等优点,近年来在城市河道综合治理工程中得到应用.但在运行过程中最大的问题容易在坡脚处产生皱折,不仅影响整体美观,更影响坝袋的使用寿命.文章通过合肥市南淝河橡胶坝工程实例,分析研究产生皱折的原因,并提出最大限度减少皱折的处理措施,对类似工程具有一定的参考价值.     

库水位骤降时坝体渗流场及坝坡稳定性分析

为了研究水位骤降时影响上游坝坡稳定性的因素,模拟坝坡在水位骤降时的渗流场及稳定性变化。基于土体渗透性,材料的非线性特性及水位下降率,利用有限元法对库水位变化下的渗流场进行瞬态分析,得出的自由水面线和孔隙水压力耗散等结果应用于上游坝坡稳定性分析,坝坡稳定分析采用极限平衡法。实例分析表明:计算区域渗流场变化滞后于水位下降的时间;坝体渗透系数越小,水位骤降对其稳定性的不利影响越显著;水位下降速率越大,上游坝坡稳定性降低越快。     

葛洲坝水利枢纽工程对宜昌河段水文水力特性的影响

根据葛洲坝水库蓄水前后宜昌水文站水文实测资料,分析了葛洲坝水利枢纽工程对宜昌河段水位-流量关系、断面形状和水位变化规律的影响.结果表明,葛洲坝水库蓄水后,宜昌河段水文水力特征变化符合惯性区理论,洪水波运动形式发生变化,坝前水流流速降低,水流挟沙能力和推移力下降,水库淤积现象加重,下泄水流中的含沙量下降,宜昌河段推移质输入减少,下泄水流对河道的冲刷能力增强,原有的冲淤平衡被打破,河床质变粗,断面形状不断变化,宜昌河段河床下切、水流能量增大、流速增大,同流量情况下的水位较天然河道有所下降.     

橡胶坝底板设计改进方案探讨

橡胶坝作为一种新型水工建筑物，与常规低水头挡水建筑物相比具有较明显的优势．依据现行SL227—98《橡胶坝工程技术规范》并结合湖北恩施清江东门橡胶坝的实际运行情况，对橡胶坝由于排水口被封堵而导致坝袋排水不畅的现象及实际中采取的应对措施进行初步研究，并从工程安全角度对底板的设计提出了改进方案，并对改进方案的应用前景进行探讨，以供橡胶坝工程设计人员参考．     

矩形截面铜包铝导电排的导电性能及断面形状结构的影响

建立了矩形截面包覆材料交流功率损耗的数值计算模型,分析了铜包铝导电扁排断面形状结构对交流功率损耗的影响. 结果表明:当断面积为S=600 mm2时,功率损耗系数随扁排宽厚比b/a的增大而增加;断面积为S=800 mm2和1 000 mm2时,随宽厚比b/a的增加,功率损耗系数先增大后减小;而当断面积为S=1 200 mm2时,随宽厚比b/a的增大,功率损耗系数减小且减小趋势逐渐变缓. 当扁排厚度为a=10 mm,断面积S为800～1 200 mm2时,交流功率损耗随窄边和宽边的铜层厚度比(δh/δw=0.5～3.0)增加而减小;铜层厚度之比对功率损耗的影响随包覆层面积比(SA=15%～45%)的增加而增大. 在单位长度直流电阻和载流量与铜扁排相等时,选择合适的扁排断面形状结构,铜包铝扁排可较为明显地降低功率损耗.     

浅谈螺栓压板式锚固橡胶坝的施工

1.概况橡胶坝是一种以高强合成纤维为骨架,内外涂敷橡胶为保护层而制成的坝袋,属于新兴的低水头建筑物。目前,橡胶坝技术的推广与应用,在世界很多国家都受到极大的重视。洛阳地区在洛河上已建成的橡胶坝有5级,坝袋锚固有两种型式,一种为预制钢筋混凝土（木）楔块锚固,另一种为螺栓压板锚固。前者安装速度慢,且在更换坝袋时楔块与锚固槽都极易被破坏,给以后的施工带来困难。后者安全性能高,安装速度快,坝袋更换时快捷,机械化程度高,因而近几年所建的橡胶坝锚固型式多采用螺栓压板型式。     

磁性液体密封结构中漏磁的研究

为了研究磁性液体密封结构几何参数的变化对漏磁场的影响规律,选取不同的密封间隙、极齿宽度、齿槽宽度、齿槽深度及密封级数建立物理模型,用有限元方法计算各模型的漏磁场.结果表明在密封结构的轴向和径向距离上存在某一临界值,在临界值的两侧,漏磁场磁感应强度随密封结构几种几何参数的变化趋势不同:在轴向距离大于临界值时,轴向漏磁场磁感应强度随间隙的增大而增大,随级数的增加而减小,随齿宽的增大而减小,随槽宽和槽深的增大而增大;在径向距离小于临界值时,径向漏磁场磁感应强度随间隙的增大而减小,随级数的增加而增大,随齿宽的增大而增大,随槽宽的增大而增大,随槽深的增大而减小;径向距离大于临界值时的情况与小于临界值时的情况刚好相反.     

地基承载力尺寸效应离散元分析

采用离散元软件PFC2D模拟4种宽度的载荷试验,并结合前人试验结果,研究地基尺寸效应的一般规律,探讨尺寸效应产生的原因.结果表明:承载力系数随基础宽度的增大而减小,减小量随基础宽度的增大而降低.p-s曲线的最大曲率(即拐点的曲率)随基础宽度的增大而减小,曲线总体形态逐渐趋于平滑.净砂在离散元模拟中,它的强度包线为一条直线.随着应力水平的提高,土颗粒的峰值内摩擦角基本不变,但是地基极限承载力依然存在尺寸效应,这说明强度包线的非线性并不是尺寸效应产生的根本原因.     

微型直接甲醇燃料电池流场板内多相流动分析

针对微型直接甲醇燃料电池,运用多孔介质理论建立了微型直接甲醇燃料电池流场板内含电化学反应的、毛细力驱动下的微通道内多相流动的传输模型;计算并分析了流场板内微通道尺寸、功率密度等重要参数对毛细力驱动下微通道中多相流动的传输特性的影响,以及流场板内微通道尺寸对电池性能的影响.结果表明:微通道内液相饱和度随通道宽度和高度的增加而增大,随节距和电池功率密度的增加而减小;电池的功率密度随微通道高度和宽度的增加而增大,随节距和长度的增加而减小.     

摩擦填料作用下土工充砂袋充填特性

为更准确计算土工充砂袋在充填完成时袋体形状及受力特性,针对袋体与充填料之间的摩擦对袋体的影响,通过在计算中引入填料与袋体间的摩擦,建立袋体的平衡方程,运用数值方法对方程进行求解.将袋体形状及张力与不考虑袋体与充填料之间的摩擦时的计算结果进行比较,发现袋体的形状及受力特性有显著的不同,同样条件下摩擦系数越大,充填完成时袋体的高度越大,最大宽度及触地宽度越小;袋体张力也不再是常数,而是随土工袋切角的增加而增大,最大张力远大于不考虑摩擦时的张力.     

水-气二相流模型分析水位下降情况的坝坡稳定性

水库水位变化会显著改变坝坡的稳定状态,通过建立水-气二相流模型,模拟库水位下降情况下坝体的饱和-非饱和渗流,为了考虑相态随时间和空间的改变,建立主要变量随相态变化的判断准则.利用模拟结果分析某均质土坝的稳定性,研究表明,库水位下降时,空气对渗流起到阻碍作用,坝体的负孔隙气压力增大,基质吸力对坝坡稳定所起的作用明显增大,在坝坡稳定分析中应当全面考虑空气阻力以及基质吸力的作用.     

浅议橡胶坝坝袋安装施工技术

本文以洛阳龙门二级橡胶坝改造工程为背景,对橡胶坝的坝袋安装、检查验收以及质量评价进行了详细的介绍,并针对今后橡胶坝的发展提出几点建议。