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2013年 第4期

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硅烷憎水剂在钢筋混凝土防腐应用中的探讨
孙红尧, 杨争, 孙高霞, 单国良, 徐雪峰
2013, (4): 1-5.
摘要:
硅烷憎水剂防腐是钢筋混凝土防护技术的一种,已经在许多工程上得到应用;但在硅烷憎水剂的研究和应用过程中出现了意见分歧.文章总结了这些分歧并进行了探讨.首先,在介绍硅烷憎水剂的防护机理及其在国内外应用现状的基础上,结合以往研究和实际工程应用,分析了使用硅烷憎水剂的混凝土结构在抗光老化、表面憎水性、抗氯离子渗透、抗冻融和抗碳化等方面表现出的耐久性问题;然后,探讨了施工过程中,混凝土表面的潮湿程度、涂装前混凝土表面碳化层和水泥浆的打磨处理、环境温度和风速等因素对涂装效果的影响;最后,提出了今后需进一步研究的重点内容.
海上风机基础大直径加翼单桩常重力模型试验数值仿真
李炜, 黄旭, 赵生校, 周永, 王淡善
2013, (4): 6-11.
摘要:
海上风机大直径单桩基础承受风、浪、流等水平荷载作用,提高其水平承载性能非常重要.针对一种通过在近地表桩体上设置稳定翼板以充分调动浅层土抗力的海上风机大直径加翼单桩基础,进行了常重力模型试验的数值仿真.数值仿真采用ABAQUS有限元软件结合Mohr Coulomb模型,按钢管桩不同外径、壁厚、埋入深度,加载高度和加载方向,共进行9组试验.数值仿真结果与模型试验结果进行对比,均得出翼板长度或宽度的增加将引起所调动的浅层桩前土的土抗力范围增加,承载力提高,水平位移降低;翼板埋深增加,所调动的浅层土范围减少,承载力降低;这验证了数值仿真的合理性.进而借助数值仿真结果对桩、土受力特征进行了观察和分析,从数值仿真角度进一步验证了设置稳定翼能够显著提高浅层土抗力,提高单桩水平承载性能.
基于低劣化数值法的船闸底枢更新周期研究
薛扬, 金彬彬
2013, (4): 12-17.
摘要:
基于设备低劣化理论,分析了人字门船闸底枢低损劣化过程,得到底枢劣化是由有形磨损引起的,其故障率随时间呈非线性增加,低劣化值随时间变化呈指数型分布.以苏北航务管理处(以下简称“苏北处”)下属15座人字门船闸底枢的大修和维护统计资料为依据,分析确定了底枢低劣化数值模型的参数——底枢的原始价值、低劣化值、年正常运转费.采用低劣化数值法的静态和动态两种计算模型,计算底枢的经济更新周期,得出人字门船闸底枢经济合理的使用年限为13~15年.文中研究结果符合苏北处人字门船闸大修时底枢磨损的实际情况,该方法可供底枢维修更换决策和确定船闸大修周期参考借鉴.
基于非结构网格的长江口二维三维嵌套潮流数值模拟
路川藤, 陈志昌, 罗小峰
2013, (4): 18-23.
摘要:
三维数学模型多应用于局部水域,无法模拟模型周边的大范围流场.为解决此问题,基于非结构网格有限体积法,建立了长江口二维三维潮流嵌套数学模型.模型嵌套边界采用近似处理方法,假设嵌套边界处网格单元分层水平流速服从多项式分布,该处理方法嵌套边界处的三维计算存在一定误差.将模型应用于长江口大范围水域潮流模拟计算.结果表明,潮位及二维三维潮流验证良好,计算精度满足规范要求,这说明该方法能够模拟大范围水域的二维及三维潮流运动.
基于二维溃坝波数值模拟的生命损失估算
沈照伟, 潘存鸿, 叶碎高, 王立辉, 鲁海燕
2013, (4): 24-28.
摘要:
通过界面数值通量以及底坡源项的计算求解无碰撞二维Boltzmann方程,建立了二维溃坝波数值模型.以杭州市余杭镇上游某水库为例,模拟了该水库溃坝后溃坝波的演进过程,模拟结果表明溃坝洪水淹没范围很大,距坝约11 km的下游,水深仍可达4.0 m以上.同时,应用通用的溃坝生命损失模型,在获取网格单元上的水力学参数值(包括水深和最大流速)基础上,输入当地的地形、人口等基本数据,估算了水库溃坝对下游造成的生命损失.该方法可用于其他水库的风险管理分析,为相关部门决策提供依据和参考.
复杂渠坡稳定性分析方法比较
岑威钧, 邓同春, 石从浩, 王蒙
2013, (4): 29-34.
摘要:
目前边坡稳定性分析方法主要有刚体极限平衡法、有限元极限平衡法以及有限元强度折减法3种.为了分析这3种方法以及不同屈服准则在边坡稳定计算中的差异性,以南水北调工程中某典型复杂渠坡为例进行比较计算.结果分析表明,3种计算方法所得渠坡稳定安全系数相近,其中强度折减法中不同的屈服准则对计算结果影响较大.鉴于M-C准则在应力空间中屈服面棱角会对数值计算稳定性产生影响,建议优先采用与M-C准则相匹配的D-P3或D-P4作为强度折减法的屈服准则,由此计算得到的边坡稳定安全系数合理,且参数折减时能保持计算过程具有良好的稳定性.
绿色施工方案评价的OWGA和CWGA集成方法
晋良海, 薛晓飞, 郝胜, 黎佛林
2013, (4): 35-39.
摘要:
绿色施工评价走向标准化,但对绿色施工等级评价却没有统一方法.在总结已有评价方法的基础上,通过建立绿色施工方案评价的典型指标,评价绿色施工方案的节能环保性.运用有序加权几何平均算子(OWGA算子)和组合加权几何平均算子(CWGA算子)的集成评价方法,结合绿色施工影响因素和社会、生态效益发挥影响因素,通过对各指标的专家打分值进行纵向和横向集结,消除专家受个人感情等主观因素的影响,增加中间值的作用,使得方案的评价结果更加科学合理.最后,通过工程实例验证该方法的实用性、有效性和可行性.
再生砖骨料混凝土梁斜截面抗剪性能试验研究
王纯合, 翟爱良, 季昌良, 韩健, 王成名
2013, (4): 40-44.
摘要:
为分析剪跨比、配筋率等条件相同的情况下,不同再生砖骨料取代率下再生砖骨料混凝土梁的极限承载力、裂缝开展情况、破坏形态、破坏规律的差别,制作了5根不同再生砖骨料取代率(0,30%,50%,70%和100%)的再生砖骨料混凝土梁,进行静力加载试验.试验结果表明,再生砖骨料混凝土梁和普通混凝土梁的裂缝开展过程和破坏形态大致相同,均属于典型的剪压破坏;但再生砖骨料混凝土梁的开裂荷载、斜裂缝出现时的荷载和极限荷载均低于普通混凝土梁.当再生砖骨料取代率超过50%时,再生砖骨料混凝土梁在试验中表现出了良好的受力性能,可以应用于工程实践.
地震作用下重力式码头地基液化及变形
韩石, 贡金鑫, 张艳青
2013, (4): 45-54.
摘要:
我国现行码头抗震设计规范采用的单水准抗震设计方法,不能反映不同地震烈度时的抗震性能.采用有限差分软件FLAC 3D,对重力式码头的地震响应和地基状况进行了分析计算,研究重力式码头在不同强度地震作用下地基的超孔隙水压力、超孔压比和码头位移,并用国际航运协会码头结构抗震设计指南所规定的性能设计准则进行了评判.计算表明,在强度较小地震作用下,所分析的重力式码头结构和地基的破坏程度较小,不影响结构的正常使用.在较强地震作用下,沉箱底部置换砂超孔压比增幅较小,置换砂并未液化;码头陆侧回填土层超孔压比增幅较大,回填土层在加速度峰值增加到0.2g后,在不同位置发生液化,沉箱水平及竖向位移在加速度峰值出现后急剧增大,最终导致重力式码头结构发生不同程度的破坏.
岩垱水库除险加固设计洪水分析
刘依松
2013, (4): 55-59.
摘要:
采用暴雨资料及暴雨图表等方法对设计洪水进行复核,为岩垱水库除险方案和加固措施提供依据.在复核过程中,通过对暴雨特性、暴雨频率分析,利用设计点暴雨、设计雨型和设计面暴雨计算成果,采用扣损法进行产流复核分析,瞬时单位线法进行汇流复核分析,从而确定岩垱水库除险加固工程的设计洪水.通过与原设计洪水成果和地理位置邻近的其他水库洪水成果的对比分析,以及岩垱水库除险加固竣工投入运行3年来,经受住了洪水考验的事实说明本次洪水复核计算成果较为合理.
河流底泥耗氧量测量方法及耗氧量影响因素
邓思思, David Z Zhu(朱志伟)
2013, (4): 60-66.
摘要:
底泥耗氧量占据河流溶解氧消耗的一大部分,几十年来国内外学者对不同类型河流的底泥耗氧量展开大量试验研究.对国内外非悬浮底泥试验和悬浮底泥试验的主要试验方法进行总结,并阐述了不同方法各自的优缺点及相应的适用范围.底泥中生物系统的作用、水温、底泥的有机质含量影响河流底泥中生物和化学氧化过程,从而影响底泥耗氧量.另外,底泥的组成情况、上覆水体的流动速度和水深,以及上覆水体的水质等因素与底泥耗氧量也有一定相关性.最后,在总结前人研究工作的基础上,提出了对代表性的水域底泥耗氧量的试验方法、底泥耗氧量主导影响因素以及河流中的底泥耗氧量作进一步研究.
双线船闸引航道水力特性数值模拟
周作茂, 陈野鹰, 杨忠超
2013, (4): 67-72.
摘要:
长沙综合枢纽双线船闸共用引航道,船闸引用流量大,在灌、泄水时引航道内形成非恒定流,水流十分复杂.为确保引航道内船舶航行和停泊安全,采用三维数学模型对船闸最不利运行工况下引航道内复杂非恒定流进行了深入研究,分析了复杂水流形成机理、发展和传播过程,获得了不利工况下的波高、波速、比降和系缆力等水力要素,提出并研究了双线船闸错峰运行和增加船闸旁侧泄水等改善措施,有效改善了引航道内水流条件.研究成果已应用于依托工程中,船闸试运行表明研究提出的改善措施十分有效,该成果可供类似工程参考借鉴.
材料置换法改善拱坝应力集中的数值模拟
蒋承杰, 苏志敏, 李忠, 王锋, 江念红
2013, (4): 73-77.
摘要:
通过体型优化设计可使拱坝坝体以受压为主,当拉应力超过混凝土的极限抗拉强度后,由于应力重新分布的作用,使局部区域的拉应力转变为压应力.以某拱坝为例,通过置换拉应力较大区域的混凝土为低弹模混凝土,使坝体以受压为主,充分发挥混凝土抗压强度高的特点,改善坝体的应力状态,提高坝体的强度安全性.采用有限元ANSYS10.0为平台,以坝高100 m的拱坝为计算模型,利用直接耦合法计算拱坝应力,得到拱坝在温升和温降工况下的应力分布状况,主要分析了对坝体拉应力不利的温降工况;采用低弹模混凝土置换坝体拉应力值比较大的区域,使置换区域的拉应力减小约50%,而压应力增加的幅度不明显,可以改善拱坝坝体拉应力集中现象,提高了拱坝的安全性.
船闸集中输水系统复合模型研究与应用
刘本芹, 宣国祥, 李中华
2013, (4): 78-83.
摘要:
在分析船闸输水系统重要性及相关水力学问题研究方法特点的基础上,针对集中输水系统船闸,提出并建立了局部物理模型与数学模型相结合的复合模型,阐述了其具体实施方案.采用2座依托工程船闸的物理模型试验资料验证了复合模型研究成果的准确性,并将复合模型成功应用于工程实例船闸,得到了相应的输水水力特性、船舶系缆力、闸室及引航道流速特性等水力指标,均符合规范及设计要求;确定了闸室镇静段长度,提出了消能工优化布置措施,为工程设计提供了技术依据.研究表明,提出的船闸集中输水系统复合模型既能保证研究成果的准确性,又比物理模型试验大大节省费用并缩短研究周期,是一种适合低水头船闸较好的新型研究方法,具有推广应用价值.
堆石坝工程设计阶段投资预测的影响因素分析
徐志芬
2013, (4): 84-90.
摘要:
设计阶段影响堆石坝工程投资预测的主要因素为砂石料的计价方式和上坝砂石料平衡调配方案.针对目前堆石坝工程设计概(估)算的编制主要存在砂石料计价不合理、上坝砂石料平衡调配重视不足、土石坝坝料压实定额的使用不准确及面板接缝止水子目缺项等问题,结合定额和工程实践分析了具体分项工程的砂石料计价方式和上坝砂石料平衡调配方案.在此基础上,根据坝体分区对筑坝材料的要求,提出土石坝坝料压实工序概算定额的合理组合和使用范围.同时根据已建混凝土面板堆石坝接缝止水的基本结构型式和材料的应用与施工情况,对面板接缝止水定额子目进行了修订和补充.
长沙综合枢纽施工导流方案优化
刘晓平, 田辉, 蒋明峰, 任启明, 扈世龙, 赵江
2013, (4): 91-94.
摘要:
针对长沙综合枢纽工程各期围堰情况下束窄河道的行洪能力,对分段围堰法和淹没基坑法相结合的施工导流方式进行优化.采用1:100的正态水工模型进行流场分析试验,合理分配原设计方案的二、三期施工导流溢流宽度,同时优化纵向围堰平面布置以减小回流区域.对泄流能力和水力特性观测结果进行分析后得出,优化方案能有效调顺束窄河道的水流方向,明显减小回流区域,增加束窄河道的有效溢流宽度;二、三期围堰水位壅高值分别降至0.28和0.43 m,泄洪能力有了较大提高.优化后的施工导流方案已经在长沙综合枢纽施工导流实践中取得了理想的行洪效果,可供同类工程参考.