设置基坑支护结构的船闸坞式闸室底板有限元分析

闸室外部因没有足够的放坡空间,需设置支护减小开挖。目前国内外关于设有支护的复杂闸室结构计算甚少。因此,基于实际工程,分别使用弹性地基梁法和有限元法对2种闸室结构进行计算分析,研究支护对闸室底板内力的影响。计算结果表明:船闸闸室底板最大正、负弯矩分别发生在高水位期和检修期,支护的设置可减小闸室底板受力,提高结构安全性,达到优化大体积混凝土底板施工方法;不同材料的支护对闸室底板内力影响效果不同,地连墙支护对闸室底板内力影响效果高于钢板桩支护。     

山区省水船闸输水系统水力学研究

与运河省水船闸不同，山区航电枢纽省水船闸具有通航水位变幅大、两岸地形复杂等特点，在省水池布置、水位分级和船闸运行方式等方面均面临一些难题。针对山区通航建筑物与枢纽分开布置的工程，研究省水船闸布置方法，充分利用地形条件将高、低省水池分别设置在船闸两侧。针对上游通航水位变幅大的特点，确定船闸采用省水和非省水两种运行方式，两种方式的上游临界水位为214.0 m。在此条件下，计算分析船闸水位分级，确定省水池高程，提出省水船闸输水系统布置。通过物理模型试验，得到省水船闸不同运行方式下的输水水力特征指标、输水廊道压力及闸室船舶停泊条件，并给出各部位输水阀门推荐的启闭方式。结果表明，提出的省水船闸方案在水力学上是合理可行的。     

厚覆盖层高水头船闸闸室-省水池布置及地基处理方法

京杭运河穿黄工程场地覆盖层深厚,上跨方案的渡槽水位与两岸地面高差达30 m以上.针对渡槽两端的高水头船闸多级分散错层式省水池,提出了墙背高填式、墙背低填式两种闸池布置方案.利用ABAQUS软件分别建立平面有限元模型,研究了闸池沉降、闸室底板弯矩在施工期、使用期的全过程时空变化特征,探讨了高填土对闸室的作用机理.结果表明...     

盐邵船闸高水位系船设施应急改造研究

南水北调东线工程正式运行后,盐邵船闸上游长期处于高水位,闸室系船设施不能满足大型船舶高水位系缆要求。文中分析了过闸大型船舶的尺度、系缆特点,对船闸闸室结构安全进行验算,研究优化闸室高水位系船设施应急改造方案,取得了良好的使用效果。     

水力式升船机单井塔柱内对拉钢索优化布置

单井型塔柱结构极大改善了水力式升船机竖井水位同步性问题,但随着提升高度增大,竖井内水深越大,侧壁位移、弯矩过大等问题更加突出。以150米级单井塔柱为例,提出了竖井内布置对拉钢索的设想和简化布置方案。基于钢索拉力权重分配系数的优化方法,取得了钢索等应力的密度分布最优解,并离散转化为等效的等荷载布置方案,可在实际工程中应用。经有限元模型结果对比分析,等荷载布置与简化方案相比,最大位移可减小47.44%,纵竖向弯矩极值差别不大。与无钢索方案比较,最大位移、纵向弯矩、竖向弯矩可分别减小93.5%、74.36%、75.84%。高强钢索预应力方案值得进一步研究。     

坞式闸室预应力筋布置形式优化

预应力坞式闸室预应力筋可以采用多种布置形式。为使闸室达到较优的受力状态,结合一具体工程实例,依据预应力钢筋的布置原则和等效荷载原理,提出了两种坞式闸室预应力筋的合理布置形式。通过ANSYS有限元软件模拟两种布筋方案可知,不同的布筋形式下闸室结构的受力是有差异的,而合理的布置形式能有效减小闸室拉应力和变形。     

坞式闸室混凝土裂缝控制措施

坞式闸室在以往的工程中经常会在闸室底板和倒角产生混凝土裂缝,底板裂缝通过后浇带设计加以解决,后浇带处理不当会产生人为裂缝、同时也会带来施工不便。探讨坞式闸室底板整体浇筑的可行性,研究采用三维有限单元法模拟船闸坞式闸室的施工过程,分析指出闸室底板和倒角可能产生裂缝的成因,提出应用预应力加固技术防治混凝土裂缝,同时提出了预应力布置参数。计算结果表明,施加预应力后可有效降低底板和倒角处的拉应力,使其低于混凝土应力控制标准,达到了防治裂缝的目的。     

预应力土层锚杆加固前倾闸室墙优化设计

为解决重力式闸室墙前倾问题,以某船闸工程为例,对多个加固方案进行技术经济比较,并采用三维有限元法,对推荐方案的设计参数影响规律进行研究。结果表明：预应力土层锚杆加固方案造价经济,对周边环境影响小,其锚索张拉力对重力式闸室结构影响的敏感性较小,张拉高程在约2/3墙高处墙身应力较小,当锚索间距较大时,锚索间土体会出现一定的拉应力。合理设计预应力土层锚杆参数,可有效控制墙身及土体应力,取得良好的加固效果。该方法不仅可应用于船闸大修工程,也可为水闸、箱涵等其他类似水工结构的加固改造提供参考。     

U形预应力工艺在整体式闸室中的应用

应用ANSYS有限元软件,建立U形预应力整体式闸室结构的三维模型,对整体式闸室结构在不同工况下的应力、变形情况进行模拟计算,计算结果表明将U形预应力工艺应用于整体式闸室结构中是可行的,可以较好地解决采用普通钢筋混凝土设计整体式闸室结构时存在的截面尺寸大、配筋量大及裂缝开展宽度不易满足的问题,从而为设计整体式闸室结构提供参考.     

贵港二线船闸闸室双明沟消能工布置及消能特性研究

以贵港二线船闸闸室内双明沟消能工布置为研究对象,建立1:30的整体物理模型。利用多普勒流速测量仪(ADV)、电阻式拉力仪、UBL-2超声波浪/水位采集分析仪等,对闸室内消能后各水力特性进行测量,分析消能特性。试验研究表明:经过优化后的双明沟消能工布置,使船闸闸室内横向水流分配均匀、局部紊动较小,船舶系缆力满足规范要求,闸室内船舶靠泊条件更好。     

小清河水牛韩省水船闸输水系统布置及水力计算

水牛韩船闸是小清河复航工程的上游梯级,由于沿线水资源比较匮乏,水牛韩船闸须具备省水功能。根据闸址地形条件并考虑未来船闸续建的需求,提出单级省水池的水牛韩省水船闸总体布置。按照《船闸输水系统设计规范》要求和工程特点,确定水牛韩船闸采用闸首短廊道集中输水系统,省水池与上、下闸首分别用一根输水廊道连接的输水系统,提出具体的输水系统布置,确定各输水阀门运行方式,并采用船闸输水过程数学模型计算了船闸非省水运行和省水运行时的输水水力特性。结果表明,提出的输水系统布置和确定的输水阀门运行方式合理可行,各输水水力特性值满足设计和规范要求。     

省水船闸在高坝通航中的应用

采用带省水池船闸降低阀门工作水头是解决高水头船闸技术难题的一种尝试。依托乌江银盘36.5 m高水头枢纽工程提出了带两级省水池的船闸方案,整体水力学模型实验结果表明,通过合理拟定阀门开启方式和控制省水池水位变幅,将总水头降低一半左右和减少船舶每次过闸耗水量45%以上的设想是可行的,并且闸室的灌泄水时间、船舶系缆力等技术指标均满足规范和设计要求。     

高水头省水船闸水工结构及输水系统研究

长江上游地区水头高、流速快、水位变幅大,对通航建筑物提出了较高的要求,采用升船机形式较难解决运量小、高地震烈度对塔柱的横向位移要求等问题;多级船闸形式又面临耗水量巨大、下游引航道流态不佳等问题。省水船闸是解决上述问题的有效结构形式,但在我国的应用经验较为有限。以三峡新通道工程为依托,从省水船闸的工作原理出发,分别对结构选型、省水池布置、结构高程及尺度确定、输水系统的计算流程和参数确定方法等关键问题进行研究,并通过结构核算、输水效率、省水量3个方面说明省水船闸方案的可行性及其相对于梯级船闸的优越性。     

适用于水上施工的船闸闸首结构与施工方法

结合舟山某船闸工程,研究了适用于水上施工条件的新型闸首结构形式,提出了相应的施工方法和止水措施,介绍了地基处理方式和防渗措施.与干法施工条件下闸首整体对接结构不同,闸首采用预制钢筋混凝土沉箱与现浇混凝土相结合的结构形式,利用沉箱作围堰,安放到位后,通过布置临时止水和永久止水,使闸首沉箱和闸室沉箱结合成整体,形成干地施工条件.对岩基,采用爆破炸礁与水下升浆混凝土相结合的地基处理方式,保证了高潮位时沉箱的稳定性.对于水上施工船闸,该闸首结构形式及施工方法节约了工程造价,缩短了施工周期,为类似船闸工程的设计与施工提供借鉴.     

红岩子船闸输水系统优化设计

船闸侧墙廊道闸室明沟消能工布置及消能效果的优劣,直接影响闸室内船舶所受系缆力大小及停泊安全。依托红岩子船闸输水系统水工模型试验研究,探讨筛孔式消能工及通过增加顶盖板优化设计的方案在中高水头分散式输水船闸中的应用效果,通过测定闸室充、泄水水力特性,输水廊道压力及船舶停泊条件等各项指标,发现优化设计方案在船舶停泊条件方面具备更优的性能,同时提出船闸阀门开启方式的运行方案。     

船闸引航道水力与停泊条件的分析

随着船闸水头提高,闸室尺度加大,阀门快速启闭,输水流量大,引航道的水力条件成为控制因素。因此,根据规范要求,采用计算分析、对比和论证的方法,根据船闸水头、尺度及运输条件,计算分析闸室与引航道停泊条件的差异,相同航道等级不同闸室尺度引航道停泊条件等。结果表明:随着船闸水头提高与闸室尺度的加大,应重视引航道的水力条件;引航道断面设计不只与船型尺度有关,应与输水流量联系起来;当引航道船舶(队)不满足停泊条件时,有一系列改善措施,可供选择应用。     

氧化镁膨胀剂对船闸施工期混凝土开裂风险的影响

针对船闸大体积、异型结构混凝土的施工期开裂问题,依托九圩港二线船闸工程,模拟评估氧化镁膨胀剂及外保温措施对结构混凝土温度场、应力场和开裂风险的影响,并通过对实体结构温度、变形的监测,评估实际工程应用效果。结果表明,在混凝土中掺加氧化镁膨胀剂是降低船闸结构混凝土施工期收缩开裂的有效措施之一,在冬季较低的浇筑温度下,掺加氧化镁膨胀剂并配合一定保温措施,可同时降低混凝土结构表面和中心的开裂风险。氧化镁膨胀剂的掺入基本不会影响船闸混凝土的温度历程,但能够降低闸室边墙结构混凝土温降阶段的收缩50×10~(-6)~70×10(-6),降低闸首廊道结构混凝土温降阶段收缩40×10~(-6)以上,显著提升船闸混凝土施工期抗裂性。     

富春江船闸扩建改造工程闸室输水水力特性及优化*

随着我国内河航运的不断发展,以保留老船闸使其兼作新船闸引航渠为方案的船闸扩建改造已成为突破内河通航“瓶颈”的创新性举措,并已成功运用于富春江船闸扩建改造工程。研究成果表明,输水阀门线性全开时,由于老船闸上闸首口门处过水断面较小,新闸室充水时老闸室内水位迅速下降,并在其门槛处产生7.15 m的集中跌落。在满足闸室输水时间的前提下,综合阀门启闭力、振动、空化及闸室惯性超高等特性,提出改造方式下船闸充水阀门分段间歇性开启加动水关闭的优化运行方式,使老闸室门槛处集中跌落降至0.5 m,有效地改善了引航渠内的水流条件。     

金家堰省水船闸互通式短廊道输水系统计算

小清河复航工程已开工建设,其中金家堰船闸、王道船闸将成为我国首批带省水池的船闸。结合金家堰船闸省水廊道与闸首廊道互通的特点,分析上、下游与省水池直通输水的可能性,提出相应的水力计算方法。基于兼顾输水时间和省水率的原则,推导出闸首阀门最优提前开启时间与省水池阀门提前关闭时间的关系式。结果表明,金家堰船闸的廊道布置使直通输水时阻力系数较大,有效限制了回流量;闸首阀门不超过最优提前时间时,省水率的变化极小,可按常用公式估算,廊道互通的影响也可忽略不计。