掺气分流墩墩头动水壁压及空化特性研究

本文通过系列比尺模型研究了中、低佛氏数下掺气分流墩墩头动水壁压及空化特性，得到墩头时均和脉动壁压的分布规律、脉动壁压概率分布及墩头初生空化数等。研究结果表明，墩头脉动壁压概率分布服从正态分布；在墩后充分供气时墩头不产生空蚀及共振破坏。     

越过矩形分流墩的流态及急流自由水面

本文通过理论分析和模型试验研究了越过矩形分流墩的水流流态及墩上游自由水面特性。得到了墩上游水跃旋滚与急流飞越而过之间的界限流态佛氏数判别公式，经验证与试验数据吻合。证明了当急流飞越而过时，佛氏数对墩上游天因次水深的影响微小可忽略不计。并得到了墩上游自由水面受墩高、墩宽的影响范围，以及墩上游水深不受收缩比影响的界限收缩比和无因次水深随墩高比、收缩比的变化规律。     

低坎分流墩消能工削波机理及其体型设计

为了低坎分流墩消能工的推广应用,以低佛氏数(Fr)水流的表面波浪作为研究对象,在揭示低坎分流墩消能工的削波机理基础上,提出了该消能工的体型设计方法,并将其应用在金鸡滩水利枢纽进行物理模拟验证。研究结果表明,利用经验公式设计出的低坎分流墩消能工,消除了低Fr水流水舌摆动的根源,改善了下游水流流态,下游水流表面波浪较小,削波效果显著。研究成果丰富了低坎分流墩消能工技术,为低坎分流墩消能工技术在实际工程中推广应用提供了理论依据。     

某水电站新型预应力闸墩三维有限元分析

某水电站溢洪道闸墩锚块承受荷载较大,弧门单个支铰处最大水推力达到20543kN.为了准确了解闸墩、锚块等结构在完建和运行各典型工况下的应力分布状态,采用通用的三维有限元程序,对新型的空腔式预应力闸墩进行分析,得到典型工况下结构的整体位移和应力分布规律.研究结果表明预应力闸墩既有整体稳定性,各项荷载组合条件下锚块局部应力集中部位也能基本满足设计要求,并据此评价了新型结构的预应力效果.     

闸墩复杂结构裂缝成因分析

某水库泄洪闸闸墩，为大体积的混凝土结构，体型，受力情况及边界条件都较复杂，根据闸墩结构特点，利用空间块体单元对闸墩进行有限元离散，计算了该闸墩在4工况下的强度与变形，给出了几个典型截面的应力等值线图和变形图，并对裂缝生成的原因、裂缝的开展可能性进行分析，结果表明，温降产生的收缩和冷缩及温升和水载荷的作用，使闸墩内部产生应力，这是闸墩底部和顶部产生裂缝的主要原因。     

溢流表孔预应力闸墩结构三维有限元分析

对溢流表孔闸墩结构应力分布和变形性态的了解与把握是设计中应解决的关键技术问题之一．为确保整个预应力结构在施工和运行中的安全,运用ANSYS有限元分析软件,对某水电站大坝溢流表孔预应力闸墩进行较为全面的应力、变形分析,得到了典型工况下结构的应力应变分布规律．根据计算结果,对闸墩混凝土结构的预应力效果进行评价,分析了结构重要部位的应力规律,并就预应力体系的两种不同拉锚系数设计方案进行对比分析,优化预应力体系设计．全部有限元计算结果为溢流表孔预应力闸墩结构的设计和优化提供了依据．     

转向冲击墩水力计算与模型试验

阐述了转向冲击墩挑流消能装置的水力计算方法,包括冲击墩附近流场的平面几何关系、与来流弗劳德数相应的允许最大转角、冲击波前后的水深比、波角和作用在转向冲击墩上的动水压力．所有这些计算都考虑了波后非静水压力分布的影响．介绍了某水库非常溢洪道末端转向冲击墩的具体布置方案,它包括3个转向冲击墩（长14．4m、高22．0m、厚2．5m）,相应的水力模型试验结果表明所设计的转向冲击墩具有良好的水力特性,所给的水力计算方法是适用的．     

钢箱桁架拱桥V型墩受力分析与优化设计

桥梁V墩结构形式特殊且受力情况复杂，是桥梁建设中的重要部位，为研究其力学性能，以某钢箱桁架拱桥为背景，首先通过Midas全桥模型求解出最不利荷载工况下V构的边界条件，分析了ABAQUS局部模型的受力情况，随后以V构失高与墩座高度比、内外肢腿倾角比为参数，揭示了参数变化时V墩最大应力变化规律，最后结合分析所得，对V构进行优化设计。研究表明：在承载能力极限状态下，墩座底部和外侧肢腿下缘产生了较大的拉应力；随着两种参数的增大，肢腿与墩座最大主拉应力呈现相反的变化趋势，而最大主压应力均趋于降低，这主要是由于力臂长度、桥墩整体柔度改变对主应力产生影响；结合参数分析所得，以主拉应力减小为优化目标，采用合适的结构布置形式后，主要受拉部位主拉应力明显减小，且小于允许值，安全储备得到提高。     

船舶撞击靠船墩结构的瞬态动力分析

为了解靠船墩结构在船舶撞击作用下的动力响应,以江苏某船闸靠船墩结构为例,采用大型有限元分析软件ABAQUS中的Explicit模块,建立了船舶、靠船墩及地基土的三维有限元模型,对船舶撞击靠船墩过程进行瞬态动力分析,得到了高、低水位两种不同工况下撞击力的时程曲线和靠船墩的应力位移等结果。研究结果表明,在两种水位工况条件下,船舶撞击靠船墩时最大压应力均位于船舶与靠船墩接触面上,在靠船墩底板及墩身背水面均产生拉应力,且底板前齿的拉应力较大;在低水位工况下,靠船墩应力大于高水位工况,靠船墩受力更为不利。     

锚墩框格梁预应力锚索体系受力分析

锚墩框格梁预应力锚索体系的分析涉及土、框格梁和锚墩的相互作用，故受力机理复杂，在将锚墩框格梁预应办锚索体系离散成横向长梁、纵向长梁和锚墩的基础上，提出了锚墩框格梁预应力锚索体系分析模型，与已有模型相比，该模型数学表达式考虑了土、锚墩与框格梁之间的相互作用，还根据框格梁受力特征，提出了锚墩的合理间距范围，实例分析中计算所得的内力分配与现场测量的结果吻合良好。     

越过连续矩形坎的急流自由水面

本文通过系统的物理模型试验,并结合理论分析的方法,研究了越过连续矩形坎的水面流态及坎前自由水面特性。通过动量方程推导了坎前水跃漩滚流态与急流飞溅而过流态时上游控制断面临界佛氏数的理论公式;证明当水流飞溅而过流态时,上游控制断面佛氏数F_(r0)在2.59～6.99范围内,坎前自由水面与佛氏数F_(r0)无关,是相对坎高的单一函数。得到了坎前自由水面受坎高的影响范围及在此范围内无因次水深与相对坎高的变化规律;探讨了用保角变换法求解坎前自由水面抛射角的半经验、半理论公式。最后,探讨了坎前自由水面的一种计算方法。     

墩柱周围水流表层涡漩区宽度的试验研究

墩柱周围水流涡漩区为航行的不安全区域,该区域宽度的确定对通航河流桥梁附近航道及桥梁设计具有重要意义．采用粒子图像测速技术,对直槽和弯槽中圆柱周围近区表层的速度分布进行了测量．依据所测得数据,可知墩柱周围涡漩区的宽度与墩前行近水流条件、河槽弯曲情况等因素有关;并得到了圆形墩柱两侧水流表层涡漩区宽度与弗汝德数的相关关系．     

水流、波浪作用下复杂桥墩动力响应

为了明确水流和波浪作用下复杂桥墩动力响应特点,以某4柱桩柱式框架墩连续梁为依托,运用ANSYS建立桥梁（墩）-水耦合数值分析模型,分析桥墩在水流作用下绕流,对单墩和桥跨结构中该墩在不同流速、不同波高以及波、流联合作用动力响应进行研究。研究表明：绕流分析显示各墩柱速度场和压力场不对称;水流单独作用时,动力响应均随着流速和水深的增加而增大;与单墩相比,由水流产生的桥梁结构中桥墩动力响应小,且动力响应随流速和水深增加而逐渐增大;波浪单独作用时,单墩和桥梁结构中桥墩的动力响应均在波峰作用时产生最大值,在波谷作用时产生最小值;随着波高增加,桥墩和桥梁动力响应在波峰和波谷处动力响应最值随之增大;随着入水深不断增加,波浪对单墩和桥梁结构中桥墩的动力作用越显著;波、流联合作用时,桥梁结构中桥墩动力响应均随着波高和水深增加而增加,波峰时动力响应最值随着流速增加而增大,波谷时动力响应最值随着流速增加而逐渐减小,水流影响系数最大12.96%,表明波浪在动力响应中起主导作用;波浪波向和水流流向相同时,波、流联合作用动力响应并非两者单独作用叠加。     

滑坡涌浪对桥墩冲击波压分布规律及计算

桥墩是三峡库区的重要建筑物之一,针对滑坡涌浪对桥墩的影响,通过物理模型模拟涌浪的产生、传播以及对桥墩的作用,分析了滑坡体方量、初始浪高及库区水深等因素对桥墩所受冲击压力的影响。结果表明,不同水位条件下,同一桥墩最大冲击波压分布规律有所不同,规范计算给出的分布规律不完善;前人运用孤立波的叠加来研究涌浪所得结论在一定水深条件下才适用,深水条件下呈现波动性多峰值分布,其结论并不适用。不同岸侧的桥墩,最大冲击波压的分布规律有区别且最大值的作用位置也有所不同,在工程设计中两岸桥墩应分开计算最不利荷载情况;基于多元线性回归给出了桥墩的最大冲击波压计算公式,供工程设计计算参考。     

黄土沟谷地区格构式高墩偏位及受力性能分析

黄土沟谷地区格构式高墩在施工以及使用过程中,由于受到不同因素的影响,其墩身可能会产生一定的偏位。为研究其偏位对墩身受力以及损伤性能的影响,本文以河沟大桥4#高墩为研究对象,利用有限元软件Midas Civil和ABAQUS研究分析了高墩在最不利荷载状态下墩顶的最大偏位值以及偏位后的墩身的受力性能和损伤性能。研究结果表明：最不利荷载作用下墩顶最大偏位为35 cm;当墩顶偏位最大时,墩顶水平推力小于混凝土破坏时的水平推力临界值,此时,墩身受压侧混凝土压应力之比与墩体受拉侧钢筋拉应力之比均小于规范允许上限值,墩身混凝土未发生完全破坏;在墩顶最大偏位位移下,墩身受拉损伤因子相比墩身受压损伤因子较大,墩身受拉损伤比较严重。可见黄土沟谷地区格构式高墩施工应控制墩顶偏位,降低对墩体承载力的消弱。     

高墩塑性铰研究

为了研究高墩结构塑性铰的形成过程、长度,从墩身曲率分布模式入手,以一座连续刚构桥为研究对象,采用增量动力分析的方法,结合OpenSees分析软件,并从PEER数据库中选取15条地震波,完成了一系列非线性分析,得到了不同状态墩身曲率分布规律,据此总结了高墩塑性铰的形成规律、长度及其与地震波的关系．结果表明：地震作用下,高墩曲率分布模式与传统中低墩有差异,但塑性铰形成过程基本一致,且塑性铰的长度及位置与地震波频谱特性、地震强度均无关,仅与结构自身特性有关．