犍为船闸输水反弧门廊道非恒定流水力特性研究*

船闸输水阀门段动水荷载是高水头船闸设计中关键的技术难题。以犍为船闸输水反弧门“平底＋顶部渐扩”的廊道非恒定流常压模型为依托,重点研究阀门段动水压力特性、启闭力特性,动水关闭工况下阀门段廊道水动力荷载、开启速率及作用水头对水动力荷载及启闭力特性的影响。综合分析阀门结构体系、门后动水荷载、启闭力特性、防空化效果等因素,犍为船闸阀门不会发生有害的流激振动。     

低热硅酸盐水泥在犍为船闸大体积混凝土中的应用

温度裂缝控制是大体积混凝土应用中需要解决的一个关键问题,结构开裂将会对混凝土的耐久性产生不利影响。为控制大体积混凝土开裂,犍为船闸主要水工建筑物采用低热水泥混凝土进行浇筑,并对实物试样的检验结果、现场采集温度数据及现场混凝土实际效果进行分析。结果表明,各龄期的水化热和混凝土的绝热温升均低于普通水泥,可有效降低混凝土温度应力,减少混凝土开裂风险。低热硅酸盐水泥可较好地应用于船闸工程中的大体积混凝土以解决开裂难题。     

犍为船闸输水廊道体形比选试验研究*

阀门空化问题是高水头船闸设计中最为关键的技术难题。结合国内外船闸研究及运行经验,在阀门埋深相同的前提下,阀门段廊道体形是影响阀门段空化特性的主要因素,亟需进行不同廊道体形的非恒定流特性研究。依托实际工程,开展模型试验进行 “底扩顶扩廊道体形+反弧门”与“平底顶渐扩廊道体形+反弧门”的对比研究,通过阀门廊道段动水载荷特性及阀门启闭力特性等各项指标的综合对比得出,前者更适合于高水头船闸,但该廊道形式工程量较大,体形复杂,施工要求较高,后期检修维护较困难。综合各种因素,犍为船闸选用“平底顶渐扩廊道体形+反弧门”方案。     

蓄水初期犍为船闸下引航道及口门区泥沙淤积成因分析

船闸的通航问题至关重要,泥沙淤积严重将会导致航道水深不足,影响通航。针对犍为船闸下引航道及口门区泥沙淤积问题,采用平面二维泥沙模型进行数值模拟,分析泥沙淤积成因,提出改善航道泥沙淤积的措施并加以验证。结果表明,受枢纽下游河床地形及引航道和口门区边界条件影响,形成大范围的回流,泥沙淤积范围和厚度较大;采取改善措施后泥沙淤积量明显减少。     

基于弹性悬链线理论的斜坡式码头趸船系留设施受力计算方法

随着三峡枢纽的建成运行,重庆地区码头作业水文条件的改变以及船舶的大型化对斜坡式码头趸船系留设施提出了更高的要求。为确保港口安全生产,消除趸船现有系留设施存在的安全隐患,提出了一种考虑锚链和缆绳的弹性、悬链线的几何特征以及躺底段和贴岸段影响的多根不同方向锚链和缆绳共同作用的斜坡式码头趸船系留设施受力计算方法。结合工程实例,运用Matlab编程计算,计算结果符合经验规律,并与Optimoor软件计算结果吻合,验证了该方法的实用性和可靠性。     

犍为船闸重力式闸墙施工期挡水工程措施

岷江犍为航电枢纽施工任务重、时间紧。为缩短施工工期、节省围堰的施工投资、满足枢纽工程整体进度计划及施工期通航要求,需拆除二期二段围堰,并在汛期利用船闸外侧重力式闸墙挡水继续施工。针对汛期利用船闸外闸墙挡水时结构的安全稳定问题,通过对不同挡水部位结构进行复核计算,提出相应的工程措施,满足结构安全稳定要求,确保犍为船闸施工工期并节省工程投资。     

船闸工程大体积混凝土裂缝控制施工技术

针对船闸大体积混凝土建筑物浇筑容易出现温度裂缝的难题，通过优化施工配合比设计、埋设冷却水管、控制浇筑的层间厚度及间歇时间、表层保湿养护等多重裂缝控制施工技术措施，实现了龙溪口船闸大体积混凝土的裂缝控制，同时利用传感器采集混凝土温度数据，对控裂措施进行效果评价。现场实际应用中，浇筑后混凝土温峰在32.1～41.4℃之间，内表温差在9.6～16.4℃之间，均远低于温控指标的要求，未产生可见温度裂缝。浇筑时同步成型的混凝土干缩C20试块28 d最大干缩率为同养228×10^-6,标养182×10^-6,表明混凝土温降阶段大体积混凝土的抗裂性能得到大幅提高。     

基于多种排挡策略的船闸通过能力仿真研究

传统船闸通过能力的计算基于简单手工排挡得到的主观结果，不能反映船舶随机到闸的动态过程，也未体现出船闸的服务水平。为了全面反映并合理评估船舶随机到闸和船闸运行调度对通过能力的影响，开展船闸通过能力仿真研究。根据航道内船型的比例自动生成船舶随机到达过程，采用最优配比排挡策略和顺序服务排挡策略进行调度，运用两个经典的运筹学模型(二维装箱问题和背包问题)进行过闸船舶的组合和一次过闸总吨位的计算。以此理论为支撑开发了船闸通过能力仿真计算软件，可较好地弥补现有计算方法的不足。     

龙溪口枢纽最低蓄水位下船闸上游通航条件及改善措施

岷江龙溪口航电枢纽工程第3期导流期间利用右岸船闸临时通航，由于上游蓄水位相对较低，汛期大流量条件下船闸上游引航道口门区与连接段水域存在较大的通航风险。为确保施工期通航安全，结合枢纽施工导流及通航模型试验结果，开展了最低蓄水位下船闸上游通航条件数值模拟研究，并提出优化上引航道左导墙结构形式、降低鸡公嘴开挖高程以及抛填深沱等工程措施。结果表明，上游通航水流条件明显改善，可满足施工期通航要求。     

船闸平面形态突变对泄洪影响的数值模拟

岷江龙溪口航电枢纽工程中船闸与泄洪闸相邻布置，上闸首和闸室外墙结构断面不同导致船闸平面形态发生突变，泄洪时突扩区域将出现大范围回流、乱流等恶劣流态，影响枢纽泄洪。通过建立平面二维数学模型，计算闸室外墙前趾布置导墙前后的流场分布，结果显示：回流长度约为突扩宽度的2倍，按此范围布置导墙可基本消除回流，曲线形导墙能够使纵向流速等值线呈均匀递减分布，流态优化效果较好。