不同U型结构混凝土渠道冻胀数值模拟分析

为了探明U型混凝土渠道倾角和厚度对其抗冻胀效果的影响,以衬砌板为研究对象,对不同倾角、不同厚度的衬砌进行了数值模拟。结果表明,随倾角或厚度的增大,衬砌的冻胀不均匀性减小,冻胀变位和高峰应力也相应减小。厚度为10、8、6、4cm的同一倾角U型衬砌板,衬砌圆弧段冻胀变位幅度较小,几乎不随厚度的变化而变化;各厚度的衬砌,0°~8°倾角范围内,衬砌的冻胀不均匀性的变化梯度较大,倾角的增大对其冻胀不均匀性影响显著;22°~34°倾角范围内,倾角的增大对其抵抗冻胀效果影响不明显;8°~22°倾角范围内,倾角的增大对其冻胀不均匀性影响适中,以15°~22°为宜。     

考虑土与板间摩擦力的两拼式U形复合衬砌渠道冻胀破坏力学模型

针对宁夏引黄灌区混凝土衬砌渠道冻胀破坏严重的现状,以小U形渠道为研究对象,建立了考虑摩擦力的两拼式U形复合衬砌渠道冻胀破坏力学模型,探讨土工膜混凝土复合衬砌体与渠基土之间的摩擦力对渠道衬砌板内力分布以及渠道抗冻胀的影响,并通过算例进行了对比验证。与刚性混凝土衬砌渠道相比,加入土工膜后,复合衬砌体产生了允许范围内的冻胀位移量,削弱了冻土对衬砌板的切向约束力,改善了衬砌体的受力状态,使冻胀量分布更加均匀,渠道冻胀力、冻结力减小,抗拉强度提高,抗冻胀能力有所增强。     

渠道冻胀敏感性数值模拟分析

渠道冻胀破坏机理复杂,其主要影响因素可归纳为土、水、温与附加荷载等4个方面。为了探明渠道冻胀影响因素对于混凝土衬砌渠道的影响程度和规律,利用正交实验设计理论,选取渠道冻胀不均匀系数作为评价指标,渠道断面形式、混凝土衬砌板厚度、分缝位置、渠基土冻胀系数和混凝土衬砌板弹性模量E作为影响因素,利用有限元软件ADINA进行数值模拟,研究各因素对渠道冻胀的敏感性。结果表明,5个因素敏感性由大到小依次排列为:渠道断面形式渠基土冻胀系数分缝位置混凝土衬砌板厚度混凝土衬砌板弹性模量E,从而为探索混凝土衬砌渠道最有效的抗冻胀措施及设计方法提供了科学合理的方法和依据。     

两拼式U形渠道混凝土衬砌结构冻胀破坏力学模型

两拼式小型U形渠道混凝土衬砌属薄壳拱形结构。通过对两拼式小型U形渠道砼衬砌冻胀破坏机理及破坏特征的力学分析,确定了在法向冻胀力、法向冻结力及切向冻结力和重力共同作用下混凝土衬砌整体结构的计算简图,建立了该衬砌结构冻胀破坏的力学模型并推导出冻胀控制内力及最大拉应力的计算公式。结合混凝土板抗裂条件,给出了胀裂部位、衬砌板厚及抗冻胀破坏验算的方法。结果表明,与三拼式U形渠道相比,两拼式U形渠道衬砌结构法向冻胀力小、分布均匀、恢复力大、整体适应变形及抗冻胀能力强。     

考虑衬砌板跨度影响的U型渠道热-力耦合研究

为了研究混凝土衬砌板纵向跨度对冻胀效应的影响,基于整体式小型U型渠道的结构特点和冻胀特征,视衬砌板和受冻基土为平面应变和三维实体结构,采用热-力耦合分析方法,分析研究了整体式小型U型渠道在冻胀作用下的效应。结果表明:1按三维实体分析的位移略小于按平面问题分析;2板与板刚性接缝处产生较大的不均匀纵向位移,是渠道受冻胀作用的薄弱位置;3板跨度越大,其纵、横向水平位移及竖向位移均略有增大。     

基于陶粒纤维混凝土的衬砌渠道抗冻胀性能研究

为改善北方寒区预制混凝土衬砌渠道存在衬砌板件自重大、尺寸小、装配效率低等问题,探讨将陶粒纤维混凝土用于衬砌渠道。基于正交试验法开展9组陶粒纤维混凝土和1组C35普通混凝土冻融前后力学性能试验,并结合冻胀数值模拟分析衬砌渠道抗冻胀性能变化。结果表明：陶粒纤维混凝土抗压强度因素影响次序为页岩陶粒体积取代率>聚丙烯纤维（PP）掺量>陶粒预湿时间,抗拉强度因素影响次序为PP掺量>页岩陶粒体积取代率>陶粒预湿时间,冻融后陶粒纤维混凝土抗压、抗拉强度损失率低于普通混凝土;衬砌渠道数值模拟的抗冻胀性能变化与材料性能变化趋势一致,陶粒纤维混凝土衬砌渠道抗冻胀性能损失小于普通混凝土衬砌渠道,最优抗冻胀性能损失减小4.68%,同时衬砌板重量减小18.47%;陶粒纤维混凝土作为渠道衬砌材料具有明显质轻的装配化优势。     

现浇混凝土衬砌板裂缝的预防和控制措施

我国渠道衬砌多为素混凝土、薄板结构,极易产生裂缝破坏。总结南水北调东线济平干渠工程和其他供水工程经验,通过提高混凝土的抗裂性能、削减或抵抗扬压冻胀等外部荷载、采用机械化浇筑混凝土施工等措施,能有效的预防混凝土衬砌板破坏。济平干渠工程经验表明,膨胀式聚苯乙烯泡沫板(EPS)保温抗冻胀设计不适宜机械化施工,反滤集(排)水垫层既能防扬压、削减冻胀,还能满足机械化衬砌摊铺与振捣的要求。     

基于AKIMA插值法的整体式U形渠道温度场数值模拟

【目的】揭示整体式U形混凝土渠道渠基土温度场的分布和变化特征,为整体式U形混凝土渠道的抗冻胀工程提供理论依据。【方法】依据宁夏青铜峡市邵岗镇沙湖村进行的整体式U形混凝土衬砌渠道的原型观测试验结果,采用AKIMA插值法对各部位渠基土的温度梯度进行了计算,再利用有限元软件ANSYS对渠基土的温度场及温度梯度进行了数值模拟。【结果】渠道阴坡温度低于阳坡温度,其产生冻胀时间更早、冻结深度更大。在2月初气温回暖时,地温开始逐步升高。不同位置衬砌板下土体的温度梯度变化规律基本相同,均随土体深度的增加而减小。阴坡的平均温度梯度高于阳坡,距离土表越远温度梯度越小。衬砌板以下20cm范围内的温度梯度波动较大,50～100 cm范围内的温度梯度相对来说较为平缓。采用AKIMA插值法计算出的渠基土温度梯度与通过有限元软件ANSYS进行的温度梯度模拟结果基本一致,ANSYS对温度场的模拟所得结果与实测渠基土地温结果一致。【结论】整体式U形混凝土渠道在不同位置衬砌板下的渠基土温度变化趋势一致,均随深度的增加而升高;不同深度土体温度梯度变化规律基本相同,均随深度增大而减小。     

宁夏渠道衬砌防冻胀试验研究

衬砌渠道冻胀破坏多年来一直影响着宁夏渠道的使用年限和安全运行。在对宁夏灌区多年来渠道衬砌型式及应用效果调查、分析、总结,并借鉴国内研究成果和成功经验的基础上,选取具有代表性的渠道汉渠作为试验段,设计12种不同衬砌结构型式,通过三年的试验观测,取得了大量的试验数据。对不同衬砌型式的防冻胀效果和技术经济指标进行综合分析比较,提出适合宁夏灌区特点、满足渠道安全运行、经济实用、防冻胀效果显著的混凝土板＋土工膜＋苯板＋砂砾石换填等多种衬砌结构型式。     

聚氨酯保温板在渠道中的应用与研究

在寒旱地区刚性衬砌防渗渠道由于冬季负温常常遭受不同程度的冻害破坏,严重影响渠道的正常运转及防渗效果。针对内蒙古临河地区混凝土衬砌渠道严重冻胀破坏问题,提出在该地区渠道混凝土衬砌下面铺设不同厚度的聚氨酯保温板来解决此问题,进行了现场试验,并采用有限元分析软件ADINA分析了不同厚度保温板下的冻胀规律。结果表明:该地区阴坡渠道下部采用6 cm厚的聚氨酯保温板可削减冻胀量11.4 cm,冻胀削减率达到81%;阳坡渠道下部采用5 cm厚的聚氨酯保温板可削减冻胀量3.2 cm,冻胀削减率达到68%,有效地阻止冻胀破坏,为后续渠道衬砌施工中聚氨酯保温板厚度设计提供了技术支持。     

某水利枢纽3#冲沙闸裂缝状态闸室稳定性研究

草街水利枢纽冲沙闸在施工期发现在底板部位和冲沙闸墩体不同部位出现不同数量和规模的裂缝,其中底板存在横向贯通性裂缝。为了解裂缝对结构性能降低程度和为裂缝修复加固设计提供依据,设计了完整状态、裂缝存在状态和裂缝修复状态的冲沙闸完建期、2个正常蓄水和3个检修等18个工况,经计算分析,发现：各冲沙闸裂缝状态闸室整体稳定性不满足规范要求,需要进行了加固,加固标准为裂缝区混凝土强度的85%,实际加固施工控制标准为上述强度阈值的1.5倍。     

玉石碾压混凝土大坝裂缝成因有限

针对玉石碾压混凝土大坝出现的较为严重的裂缝问题，采用国内目前功能较强的ANSYS软件，通过对其在施工期温度场、应力场模拟分析计算，找出该工程出现裂缝的原因，并论证了裂缝处理方法的合理性，为预防其他工程出现类似问题提供成功的借鉴。     

渡槽槽身结构抗裂可靠度分析

按照工程结构不同的设计理论和方法 ,在相应的水工混凝土结构设计规范下对渡槽纵向抗裂能力及抗裂可靠度进行了计算 ,对计算结果进行了对比分析 ;就混凝土强度的变异性及荷载的变异性对抗裂可靠度的影响进行了分析     

谈拖拉机交通事故逃逸案件的侦破

本文分析了拖拉机交通事故肇事逃逸案件的特点、事故现场处理和分析方法，为拖拉机交通肇事逃逸案件的侦破提供了经验和依据。     

水泵泵轴淬火裂纹分析

用金相显微镜和扫描电镜(电子探针)等对发动机冷却水水泵泵轴淬火后出现的裂纹进行了宏观和微观分析。探讨了裂纹产生的影响因素，结果表明：淬火过程中产生的组织应力和热应力、工件的尺寸、带状碳化物和集中及分散分布的脆性非金属夹杂物是裂纹产生的主要原因。在上述观察和分析的基础上，对如何选材及确定正确的热处理工艺等提出了建设性意见。     

小型可移动式循环干燥机的试验研究

涉及了一种小型可移动式干燥机的研制和试验研究。论文首先阐述了该干燥机的结构特点和工作原理；然后进行了不同温度条件下的稻谷干燥试验：分析了经过干燥机干燥后的稻谷爆腰增率、发芽率和发芽势与干燥温度的相关性。     

巴旦木破壳机的试验研究

对巴旦木的外形尺寸和破壳间隙进行了测定,按巴旦木厚度级差1.5mm进行了分级和破壳,可将分级和破壳装置分成3级设计.通过巴旦木破壳试验,确定了选择最佳破壳间隙和破壳转速的方法,使破壳率和碎仁率能满足生产需求.     

青狮潭灌区大庙水库泄水涵洞化学修补

通过对青狮潭灌区大庙水库坝下泄水涵洞化学修补施工的总结,提出了坝下泄水涵洞裂缝的修补方法,该方法行之有效,对类似情况有一定的参考价值。     

大坝失稳的尖点突变模型分析

大坝及岩基的结构失稳、破坏等本身就是一种典型的突变现象。以裂缝开度时效分量的变化作为依据建立了大坝失稳的尖点突变模型，对大坝的稳定性进行了描述，并对大坝失稳的机理做了简要的分析，最后以某水电站为例，进行了建模分析，其结果与实际情况吻合较好。     

齿轮泵壳体爆裂问题原因分析与解决措施

针对泵壳爆裂问题，鉴定了泵壳的材质，建立了泵壳有限元模型，对壳体设计强度进行了计算，分析了液压系统的工作原理，得出了造成该泵壳发生爆裂的主要原因是液压压力调节系统存在设计上的不合理。改进溢流阀结构，问题得到解决，在后续产品和已交付的产品中得到验证，效果良好。