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2015年 第1期

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内河框架码头构件重要性评价
刘明维, 李鹏飞, 陈刚, 翁珍燕
2015, (1): 1-6.
摘要:
全直桩框架码头通过能力大,能适应内河大水位差条件要求,在我国西南山区河流码头建设中广泛应用。该结构由于构件数量多、受力条件复杂,构件传力途径和薄弱环节难以确定。运用基于结构广义刚度的重要性评价方法,分别计算船舶荷载作用下和荷载组合作用下框架码头构件重要性系数,对传力途径及薄弱环节进行分析。结果表明:桩柱的重要性普遍大于梁,桩柱的重要性呈现“上小下大”的趋势,梁的重要性则与船舶撞击位置有关;通过重要性系数分析可知,前排桩基、后排桩基、最高层前边梁、排架底层最后方节点和最前方节点等5处为内河框架码头的薄弱环节,在设计中应预留足够安全储备;框架码头的主要传力途径由结构最外层构件组成。研究结果可为码头结构优化提供参考依据。
溃口近区二维数值模拟与溃坝洪水演进耦合
杨志, 冯民权
2015, (1): 7-18.
摘要:
基于黏土心墙砂石坝的溃决过程,以及溃坝洪水传播和运动的特性,建立黑河金盆水库大坝溃口近区二维数值模型和下游地区溃坝洪水演进耦合数学模型。使用DAMBRK法计算逐渐溃坝,并应用其结果进行后续模拟。采用Abbott Ionescu六点隐式有限差分格式求解一维模型,采用单元中心的有限体积法求解二维模型方程。采用侧向连接方式,将黑河两岸计算水位点与二维网格单元相连,实现一、二维模型的耦合。采用所建立的二维模型对溃口近区进行计算与模拟,得到计算区域某一时刻的水深及流速分布。应用所建耦合模型对黑河金盆水库万年一遇入库洪水漫顶致溃坝洪水进行数值模拟,得到一维河道内各断面的水位和流量变化过程,以及二维计算区域内不同时刻的水深分布图、流速矢量图和淹没范围变化过程。溃口的形成过程不仅包括漫顶水流的直接作用,同时包括溃口形成过程中两侧漩涡状水流的反冲刷作用。耦合模型可以同时兼顾河道内的水流变化以及河道外计算区域内的洪水演进过程,从而减少由于计算结果偏大或偏小所带来的防洪资源浪费和防洪措施不利等不良影响。
基于分布式光纤测温技术的堤坝渗漏监测
何宁, 丁勇, 吴玉龙, 周彦章, 李登华, 何斌
2015, (1): 19-27.
摘要:
渠道堤坝普遍存在渗透变形及渗漏破坏等工程问题,传统大坝及岸堤安全监测技术测点分散、容易漏测。在介绍分布式光纤测温技术原理的基础上,通过室内试验和现场原型试验,开展了分布式光纤测温技术方法比选、测量精度和稳定性分析、渗漏监测及分析方法、常规监测技术对比分析、工程实践应用等研究,论证了分布式光纤测温技术应用于堤坝渗漏监测的可行性和适用性。布里渊测温系统受温度和应变影响,测值波噪明显,光纤埋设及保护要求较高,拉曼测温系统可测得绝对温度,其测温稳定性及精度均优于布里渊测温系统;加热法和梯度法监测渠道堤坝渗漏在技术上均可行;分布式光纤测温技术具有监测距离长、空间分辨率高、远程线性测量等特点,在渠道堤坝渗漏监测实践应用中具有显著的技术优势。
钢-土界面剪切规律时效性室内试验研究
梁越, 储昊, 卢孝志, 曾超
2015, (1): 28-32.
摘要:
钢-土界面时效性对研究钢护筒嵌岩桩的承载力具有重要意义。在总结前人研究成果的基础上,通过改进室内直剪试验,研究预压时间对钢-土接触界面剪切特性的影响。试验设计预压时间分别为0,1,2,4,6,17,24和48 h,探索不同预压条件下得到的钢-土界面在不同法向应力条件下受剪时的应力应变关系。通过引入摩尔-库伦准则,分析了剪应力与水平位移的关系、抗剪强度等随界面预压时间的变化,发现剪应力随水平位移的增加而增大并趋于稳定;随着预压时间的增加,摩擦角、黏聚力呈增大趋势,并在一定时间后趋于稳定;钢-土界面剪切的极限强度不仅与界面上的法向应力有关,还与界面预压的时间有关,极限剪应力随预压时间的增加有较明显的增长,当法向应力较小时界面极限剪应力的时效性越明显。
海上电气平台动力模型试验设计
伏亮明, 钟耀, 罗成喜, 刘小松, 孙锦龙, 刘德才
2015, (1): 33-37.
摘要:
为了满足海上大型风电场的开发需求,有必要建立系统的海上电气平台设计和安全评价体系,其有效性需要通过海上电气平台整体结构动力模型试验进行验证。联合考虑弹性相似律和弗劳德数(Froude)相似得到水弹性相似律,以水弹性相似律为基础得到电气平台各参数之间的相似关系,完成海上电气平台整体结构试验模型的设计。在海上电气平台动力模型试验中引入水弹性相似律保证了结构原型与模型间的动力特性以及水环境的相似关系;并通过引入牛顿相似律对冰荷载进行了相似转换。采用海洋平台分析软件SACS分别建立海上电气平台原型和模型的有限元数值模型,开展原型和模型结构响应分析和动力特性分析,同时依据数值分析结果对水弹性相似律进行了验证。
长江黄陵庙至南津关河段河势分析
周银军, 王军, 徐育平, 钱圣
2015, (1): 38-46.
摘要:
随着通航、调度及生态方面需求的提高,对葛洲坝和三峡大坝两坝间河段进行新一轮治理已迫在眉睫。根据葛洲坝工程运行以来的实测资料,对该河段30余年来的河势变化进行了分析。分析表明:葛洲坝工程运行后至1983年,两坝间河段明显淤积,其后至1998年,淤积进程趋缓;1998年以后有一定的冲刷,尤其在2003年三峡工程运行以来,两坝间河段处于累积性的冲刷状态,冲刷部位主要以深槽为主,冲刷深度较大的河段主要发生在乐天溪深槽段和南津关深槽段,河段中部较为稳定;2008年后,冲刷幅度变小,个别年份甚至有回淤。30年来,河段先淤后冲,渐趋平衡,河势较为稳定;三峡工程运行后,两坝间冲淤与三峡工程下泄沙量关系并不明显,而受汛期来水影响较大,考虑到三峡水库仍将持续进行试验性蓄水,逐渐进入正常运行期,其中小洪水调度及汛期滞洪作用都将增强,洪水流量过程的调平在所难免,因此两坝间冲刷将不易发生,小幅淤积极为可能,总的河势及深槽大小、位置将相对稳定。
基于侧向土压力确定冲淤深度的可行性研究
丁勇, 姚庆雄, 关云飞, 张振东, 颜腾腾
2015, (1): 47-52.
摘要:
由于冲刷和淤积引起的结构物和航运安全问题,水下泥面的冲淤监测已经成为结构健康监测中的一项重要任务。对基于侧向土压力确定水下冲淤深度的方法进行可行性研究。该方法利用以光纤光栅作为传感元件的传感器,正面承受水土,背面承受水压力,通过测量正面和背面的压力差可以精确测量侧向土压力;由于水体中水平方向只有水压力,水体中水平方向由侧向土压力和孔隙水压力组成,因此通过若干只不同深度位置的传感探头,可计算出冲淤深度。该方法能实现实时反馈水工结构的冲淤情况,为水工结构安全运行提供可靠的数据支持。
兴化湾潮汐潮流特性及工程影响分析
童朝锋, 王梭杰, 张青
2015, (1): 53-60.
摘要:
福建省兴化湾内大量围填、疏浚工程建设直接影响湾内水动力环境。依据2009年2月水文观测资料,对实测资料进行分析,并利用潮汐调和分析、潮流准调和分析、潮流数值模拟等方法得到了兴化湾海区的潮汐、潮流特性以及湾内工程前后的潮位、潮流场和余流场特征。分析研究表明,兴化湾潮汐属于正规半日潮,浅水效应较弱;潮流为不正规半日潮流,浅海分潮作用较强;湾内潮波逐渐有驻波特征,形成湾内潮波的两股潮流流向稳定,呈往复流,其中兴化水道潮流涨潮占优,南日水道潮流落潮占优;工程实施后,基于调和常数的2013年7月潮位预报与实测潮位吻合较好,同时潮汐潮流性质不变,在港池、航道水域流速有所增加;兴化、南日两水道涨、落潮通量均减小,全湾纳潮量有所减少;湾内余流场整体不变,口门处涡漩有所加强。
抛物线形渠道的水力特性
张志昌, 贾斌, 李若冰, 杨欢
2015, (1): 61-67.
摘要:
通过积分和数值积分研究了n次抛物线形渠道湿周的计算,根据明渠均匀流理论研究了n次抛物线形渠道的正常水深;根据明渠临界水深和水跃共轭水深的理论,研究了n次抛物线形渠道的临界水深、弗劳德数以及水跃共轭水深的计算方法。给出了n次抛物线形渠道湿周、正常水深、临界水深、弗劳德数和水跃共轭水深的通用计算式,给出了水跃共轭水深的迭代式,证明了迭代式的收敛性,通过实例验证了计算式的正确性。本研究提出的n次抛物线形渠道的正常水深、临界水深、弗劳德数和水跃共轭水深的计算方法具有通用性,计算简单、精度高,可以应用于实际工程。
渡槽结构横向动力响应分析
冯超, 杜应吉
2015, (1): 68-73.
摘要:
结合某渡槽安全鉴定工作,建立单跨渡槽结构在设计水位和无水两种工况下的ANSYS三维有限元模型。选用Housner流-固耦合模型模拟了槽内水体与槽体侧壁之间的相互作用,并设定槽墩高度为83,103,123和143 m,分别进行模态分析和动力响应分析,以观察在不同槽墩高度下渡槽结构的动力响应(应力、位移和速度)变化。分析结果表明:渡槽结构在设计水位工况下的自振频率小于结构在无水工况下的自振频率;随着槽墩高度的增加,结构在设计水位工况和无水工况下的自振频率均呈减小的趋势,而槽墩顶部、槽体跨中及槽体顶部关键点处的动力响应值有总体增大的趋势;但渡槽结构不同位置的响应值不同,在地震作用下,高墩渡槽的动力响应值总体大于矮墩渡槽的动力响应值。
基于Ottosen模型的混凝土多轴动态强度准则
江培情, 王立成
2015, (1): 74-81.
摘要:
由于混凝土材料的率敏感特性,不同应变率水平下混凝土结构的承载力、刚度具有不同的变化机理。在地震作用下,除了考虑混凝土结构承受的复杂应力之外,应变率也是分析混凝土动态强度变化规律不可忽略的因素,若依然使用单轴拉、压、剪强度理论对工程进行设计和计算,可能会对大型结构的建设和使用带来危险。基于Ottosen静态强度准则模型,结合大量不同强度等级混凝土多轴静、动强度试验结果,建立了一种考虑应变率效应和混凝土强度等级两个因素的混凝土多轴动态强度准则。分析表明该强度准则符合混凝土破坏曲面连续、光滑、外凸等要求,能较好地反映普通混凝土的多轴动态强度变化规律,而且只需要通过几个特征点就能得到,形式简单,便于实际工程应用。
长江上海段疏浚土有益利用的框架性建议
赵德超, 杨奕健
2015, (1): 82-88.
摘要:
疏浚土是水利水运工程衍生的一种宝贵资源。在长江上海段,针对上游来沙量持续减少、河口砂土资源日趋紧缺、海洋倾倒区逐渐受控等新形势,开展港口航道疏浚土的有益利用是涉水部门的共同期望。依据工程现场调查资料,分析了长江上海段疏浚土有益利用的现状和存在的主要问题,结合新形势和新要求提出了疏浚土有益利用的框架性建议。研究分析表明,近10年来,长江上海段疏浚土有益利用实现了从无到有的历史性跨越,用于吹填造地的长江口深水航道疏浚土数量较为可观。但存在疏浚土利用方式单一、利用率总体偏低、相关体制机制尚未完善等诸多现实问题。为进一步提高长江上海段疏浚土的有益利用水平,提出框架性建议如下:加紧疏浚土有益利用关键技术研发,加快转变疏浚土资源化利用方式,以及加大疏浚土有益利用体制机制创新力度等
浙江玉环漩门三期吹填淤泥的工程特性
徐锴, 范明桥, 林生法, 付冠杰, 魏雁冰
2015, (1): 89-95.
摘要:
围垦工程中各个区域吹填淤泥的成因、成分、物理力学特性相差较大。通过室内土工试验对吹填淤泥的物理性质进行研究,采用量筒沉积试验研究吹填淤泥的沉积规律,利用室内试验探索淤泥强度和渗透性随含水率和孔隙比变化的规律,采用现场试验对淤泥含水率和强度沿深度分布规律进行研究。结果表明:沉积试验中,初期(t<118 h)淤泥沉降速度较快,以土颗粒自重沉积为主,沉降量、密度、含水率与孔隙比变化明显,海水吹填泥浆的沉积要快于淡水泥浆沉积,通过添加分散剂或絮凝剂来加快泥浆沉积速率效果不明显。采用半对数坐标表示淤泥强度或渗透性与淤泥含水率或孔隙比关系具有较好的相关性。含水率沿深度方向递减,而强度则沿深度方向递增。在不同自重固结历时下,吹填淤泥浅层含水率和强度变幅较小,深层变化较明显。
深中通道工程对珠江口水动力环境影响
陈静, 莫思平, 徐群
2015, (1): 96-104.
摘要:
深圳至中山跨江通道工程(简称深中通道)连接深圳和中山两市,跨越珠江口内伶仃洋“三滩两槽”,大型人工岛及大量桥墩的存在必然对珠江口水域的水流动力环境造成一定的影响。通过伶仃洋潮流物理模型试验,研究深中通道各工程方案对珠江口水动力环境的影响。研究结果表明:A2方案(伶仃航道隧道+矾石航道桥梁)对潮位影响最大、其他次之;人工岛及桥墩附近水域流态变化较明显,以人工岛最大,通风井、锚碇、主塔、索塔等建筑物次之,非通航桥墩附近流态变化不明显,桥轴线5 km以远水域已基本不受工程影响。总体而言,各工程方案对伶仃洋滩槽格局影响都不大, 结合其他专题研究,一致推荐A3方案(伶仃航道桥梁+矾石航道隧道)作为深中通道合理可行方案。
尾矿坝溃决机理与溃坝过程研究进展
赵天龙, 陈生水
2015, (1): 105-111.
摘要:
尾矿库是维持矿山生产的重要设施,同时也是矿山的重大危险源,开展尾矿坝溃决机理与溃坝过程研究对于提升我国尾矿库防灾减灾水平具有重要意义。分析比较了尾矿坝与挡水土石坝在溃决机理与溃坝致灾过程方面的区别和联系,总结了尾矿坝在坝体形式、填筑方式、坝料组成和溃决机制等方面的特点,对近年来我国在尾矿坝溃坝机理与溃坝致灾过程方面的研究工作进行了较为系统的总结,指出当前我国尾矿坝工程理论研究中存在的问题,并对该领域今后需深入开展的研究工作提出建议。