钢闸门面板弹塑性调整系数的研究

通过对弹塑性调整系数α规范值、按弹塑性薄板理论和弹性薄膜理论确定的值，以及有限元计算和实验研究结果的全面分析，提出四边固支钢面板的极限承载力应按承受弯应力、剪应力和中曲面内应力的大挠度中等刚度板的屈服模式确定。在确定弹塑性调整系数。合理值时，应考虑材料的强度储备和结构的极限承载力两个方面，从而求出更切合实际的弹塑性调整系数α的理论值，此值可供设计和修订规范时参考。     

混凝土非线性本构模型的构建

通过分析各种常用的材料强度破坏准则，建议了一种适合混凝土非线性特性的破坏准则；采用了非线性指标βｔ，βｃ区别对待材料的不同拉、压状态；引用了Ｓａｒｇｉｎ的一维应力应变关系．结合以上３个方面，提出了一个较为合理恰当的混凝土非线性本构模型，便于有限元的实施。     

明渠临界水深计算方法总论

总结了近30年来各种断面明渠临界水深的计算方法,并经分析与比较,通过最优迭代与拟合处理及误差分析,优选出各种典型渠道断面临界水深计算的一系列解析计算公式,该系列公式简捷、准确、通用。综合评价结果表明:各方法的最大误差不超过2%,多数最大误差小于1%,能满足生产实践的需要。     

一种新的改进遗传算法及其性能分析

针对简单遗传算法收敛中所存在的收敛速度慢及局部收敛问题,引入了一种新的改进遗传算法。该算法利用不断淘汰相似个体,并不断补充新个体的方法增加种群的多样性。并用一个复杂的函数对算法进行测试,结果表明该算法性能优于简单遗传算法。     

黄土坡耕地水土保持的“缝、洞”技术

提出了一种防止黄土高原坡耕地水土流失的“缝、洞”技术,使坡面径流在重力作用下通过“缝”就地拦蓄于“洞”中形成土壤水库,通过“缝、洞”节节拦蓄,可抑制大面积坡面径流的汇聚并减少蒸发,达到防止水土流失的目的.指出了“缝、洞”措施在黄土坡耕地应用过程中应该注意的问题;提出了这种微型水利水保工程的设计标准,以相应标准暴雨径流全部流蓄“洞”中为原则,初步提出“缝、洞”的合理布置方案,推导出合理洞径与缝距之间的关系.应用有限元法模拟了成洞过程及渗流分析,得到了成洞后洞体周围土体的物理力学参数的变化规律:成洞后,在洞体周围约0.4倍洞径的区域,土体的物理力学性质较成洞前发生较大变化,土体的孔隙率和渗透系数显著降低,干密度和变形模量显著升高,并且离洞体越近,孔隙率和渗透系数越小,干密度和变形模量越大;渗流稳定后,洞体强度略有降低,洞体产生一定的变形.     

基于数值模拟的“适变断面”衬砌渠道抗冻胀机理探讨

能适应渠基冻胀变形的衬砌渠道简称“适变断面”渠道。为了探明其抗冻胀机理及削减冻胀效果,应用ADINA软件对混凝土衬砌“适变断面”渠道冻胀进行数值模拟,计算渠道冻胀的温度场、变形场和应力场,研究衬砌板应力和变形规律,并与弧形坡脚梯形渠道比较分析表明：“适变断面”渠道能降低最大法向冻胀量55.11%、最大法向冻胀力51.65%、最大切向冻结力56.85%;通过冻胀量均方差及冻胀力分析比较,“适变断面”使渠道受力状态得到显著改善,冻胀变形分布更加均匀;衬砌板法向错位值总计1.3 cm,纵向伸缩缝周向压缩值总计为9.7 cm,揭示了“适变断面”渠道利用宽纵缝既能释放衬砌板法向冻胀变位,又能吸收周向冻胀变位,从而适应渠基冻胀变形减轻冻害的抗冻胀机理。最后通过模拟计算了“适变断面”渠道冻胀量均方差对边坡系数的敏感性,指出边坡系数i约为1∶1.7～1∶1.4时,“适变断面”渠道抗冻胀效果很显著,为“适变断面”渠道的推广及优化设计提供了参考。     

基于TCR传热原理的混凝土复合保温衬砌渠道防冻胀效果研究

中国北方寒冷地区广泛采用保温措施进行渠道防冻胀,在苯板保温防冻胀设计中铺设厚度一般根据半理论半经验确定,并没有考虑衬砌板与保温板接触热阻及交错布置对保温性能与削减冻胀的影响。该文依据固体材料接触热阻(thermal contact resistance,TCR)原理与压力相关的传热本构模型,提出了混凝土复合保温衬砌新型式。通过ABAQUS有限元软件采用热力耦合模拟将其与普通型式的苯板保温渠道进行比较。结果表明:与普通保温衬砌渠道相比,外界负温时,复合保温衬砌的保温及消减冻胀力效果显著。理论上复合保温衬砌冻胀量消减40%以上,法向冻胀力减少66%,切向冻结力减小58%。对寒区衬砌渠道保温防冻胀设计提供了相应的理论参考。     

季节性冻土地区衬砌渠道冻胀防治技术研究进展

渠道冻胀破坏及其防治是我国北方季节性冻土地区渠道工程中的一个重要问题.本文从渠道冻胀破坏的机理、渠道冻胀预报模武、渠道冻胀力学模型研究和渠道冻胀防治措施等四个方面总结了我国近年来渠道冻胀防治技术的前沿研究成果.我国渠道冻胀防治技术巳从单一材料向复合材料,单一结构向复合结构,半机械化向机械化方向发展.并对目前研究工作中存在的不足和今后应进一步开展研究的若干问题提出了8点建设性意见.     

基于双参数弹性地基梁理论的梯形渠道冻胀力学模型

为克服已有梯形渠道弹性地基梁模型未考虑土体连续性及需要预先假定切向冻结力分布的不足，该研究在Winkler模型的基础上，用土弹簧的伸缩来描述法向冻胀力与法向冻结力，引入剪切层和接触界面层构建了梯形渠道双参数冻土地基梁模型。通过引入剪切层考虑土弹簧间的相互作用，引入接触界面层把切向冻结力计算纳入模型中一体化求解。以甘肃省靖会总干渠梯形渠道为例，计算了衬砌板法向冻胀位移，并将计算值与Winkler模型、有限元法计算结果及试验值进行对比分析，最后对衬砌板各点切向位移及切向冻结力分布进行计算。结果表明：本文模型计算值与Winkler模型、有限元法计算结果的总体变化趋势一致，且关键点上与试验值更加符合，当剪切系数g=0时双参数模型则退化为Winkler模型，验证了模型合理性；衬砌板各点切向位移及切向冻结力呈非线性分布，且随切向刚度增大，各点切向位移总体呈减小趋势，与实际相符。本研究可为梯形渠道抗冻胀设计提供参考。     

高地下水位冻土区抛物线形渠道冻胀力学分析

考虑渠道断面各截面地下水位以及局部几何特性逐点不同的特殊性并结合Winkler假设,提出了高地下水位冻土区抛物线形渠道衬砌法向冻胀力与切向冻结力计算方法及截面内力计算公式.考虑曲梁曲率影响提出基于曲梁理论的截面正应力计算方法及抗裂验算公式.以河北某抛物线形渠道为例,分析衬砌截面轴力、弯矩及应力分布规律.结果表明:轴力自渠顶向渠底中部逐渐增大且均为压力;衬砌板主要在负弯矩作用下凸向内侧,仅在临近渠底时由负变正转而凸向外侧;由于存在拱效应,各截面均以压应力为主,仅渠坡中下部内侧及渠底中部附近外侧出现拉应力从而易导致开裂.分别应用直梁理论和曲梁理论计算衬砌板截面应力并进行对比分析.发现渠底中心附近曲率较大处两者相对误差可达11.78%,且直梁理论的计算结果量值偏小、安全性低,应当基于曲梁理论进行应力分析更加合理.