海上风电大直径吸力桶基础冲刷数值模拟
管友海1,杨照辉1,梁开新1,刘 欣2,吕环宇1,刘少健1
(1. 中国石油大学(华东)储运与建筑工程学院,山东 青岛 266580; 2. 中国三峡新能源(集团)股份有限公司建设管理分公司,北京 101100)
摘要: 为了探究波流耦合作用下不同工况时大直径吸力桶基础的冲刷坑形态及最大冲刷坑深度,基于福建省某海域项目典型海域水文地质资料,采用Flow-3D软件开展大直径吸力桶基础冲刷数值模拟研究。结合理论分析与数值模拟,系统研究吸力桶基础的冲刷特性,基于国外学者提出的简化模型,提出了满足实际工程安全要求的冲刷坑简化计算模型。结果表明:(1)吸力桶基础冲刷坑深度与水流、波高、露出土体高度、桶径、尺寸比成正比;(2)实际工程中吸力桶基础均采用变截面形式,使吸力桶基础具有一定的抗冲刷能力;(3)波流耦合作用下引起的吸力桶基础冲刷深度和冲刷宽度更大,冲刷发展更为迅速,最大冲刷深度大于仅波浪或水流作用下的深度,但发展到冲刷平衡稳定的时间要略慢于水流作用工况;(4)波流耦合作用下不同工况的吸力桶基础冲刷深度与时间具有较强的指数型函数关系。研究结果可为海上风电大直径吸力桶基础的安全评估提供参考。
关键词:吸力桶基础; 局部冲刷; 波流耦合作用
H-M-T复合加载模式下三桩基础的失效包络面研究
赵子豪1, 2,韩景春1,张 皓3
(1. 沈阳建筑大学 土木工程学院,辽宁 沈阳 110168; 2. 河海大学 岩土力学与堤坝工程教育部重点实验室,江苏南京 210098; 3. 中冶沈勘工程技术有限公司,辽宁 沈阳 110169)
摘要: 为深入探索海上风电三桩基础在多变环境下的承载极限及破坏特性,采用OPTUMG3建立3维有限元极限分析模型,系统研究了单向加载、H-T双向加载及更为复杂的H-M-T (H为水平荷载,M为弯矩荷载,T为扭矩荷载)三向复合加载模式下的失效包络面特征,同时还特别关注深径比、距径比这两个关键参数对三桩基础的失效包络面的影响规律,最终基于MATLAB对三桩基础极限承载力进行预测,建立人工神经网络(ANN)预测模型并给出控制方程。研究表明:(1)扭矩荷载的施加会使H-M平面内的失效包络面收缩,但并未改变失效包络面在H-M平面中的位置,桩-土体系的破坏特点由倾覆式破坏转变为扭转挤压式破坏,剪切耗散的分布状态与荷载施加的方向有关;(2)三桩基础的极限承载力随深径比与距径比的增大而增大,但是深径比和距径比对提升三桩基础在H-M复合加载条件下的归一化极限承载力的程度十分有限;(3)ANN预测模型能较好预测复合加载模式下三桩基础的极限承载力。本研究可为准确判断三桩基础在复杂受荷状态下的极限承载力提供可靠依据。
关键词:三桩基础; 复合加载模式; 失效包络面
海上光伏浮管基础极端波浪作用水动力特性
裴元义1,宋 洋2,沈 禹3,郭 悬4,方庆贺2, 5
(1. 三峡集团浙江能源投资有限公司,浙江 杭州 310016; 2. 哈尔滨工业大学(威海) 海洋工程学院,山东 威海264209; 3. 浙江工业大学 土木工程学院,浙江 杭州 310014; 4. 扬州大学 建筑科学与工程学院,江苏 扬州225127; 5. 南京水利科学研究院 港口航道泥沙工程交通行业重点实验室,江苏 南京 210029)
摘要: 近年来海上光伏成为新能源领域的快速增长点,随着海上光伏开发逐渐走向深远海,海上浮式光伏成为新的需求。浮管基础式浮式光伏结构体系在陆地水域中得到了广泛应用,应用于海洋环境时,需考虑极端海况中的波浪作用,保证海上浮式光伏的结构安全。基于开源软件OpenFOAM建立浮管极端波浪水动力作用数值模型,采用聚焦波模拟极端波浪,利用物理试验结果验证数值模型的计算精度,并基于验证后的数值模型分析浮式光伏浮管波浪荷载的影响因素及规律。结果表明,所建立的数值模型能够准确模拟浮管受到的极端波浪作用;浮管淹没深度对波浪荷载影响明显,增加浮管淹没深度可明显降低浮管波浪荷载;入射聚焦波的峰值频率和聚焦波波幅对浮管所受波浪荷载的影响较大,在海上浮式光伏设计时需根据光伏项目开发海域波浪特征进行专项分析。研究结果对海上浮式光伏结构抗波浪作用设计具有理论意义。
关键词:海上浮式光伏; 聚焦波; OpenFOAM; 浮管
基于CMIP6的降水和气温两种降尺度模型研究——以黄河兰州以上为例
孙小茜1, 2,王兴平3,赵 阳3,张译尹1, 2,邢子康1, 4,鞠 琴1, 2
(1. 河海大学 水灾害防御全国重点实验室,江苏 南京 210098; 2. 河海大学 水安全与水科学协同创新中心,江苏南京 210098; 3. 四川省紫坪铺开发有限责任公司,四川 成都 610091; 4. 中国科学院南京地理与湖泊研究所 湖泊与流域水安全重点实验室,江苏 南京 210008)
摘要: 获取高分辨率气温和降水数据是流域气候变化及洪旱灾害风险评估的关键基础工作。基于黄河兰州以上流域16个气象站实测气温、降水资料及NCEP再分析数据,筛选最优网格及大气环流因子,建立统计降尺度模型(Statistical Downscaling Model, SDSM)及随机森林(Random Forest, RF)降尺度模型,并利用站点实测数据进行精度评估。在此基础上,选用CMIP6中MRI-ESM2-0气候模式的优选大气环流因子进一步验证两种降尺度模型结果的可靠性。结果表明:(1)率定期(1971—2004年),基于筛选的NCEP再分析数据构建降尺度模型,随机森林模型优于SDSM模型,模拟日均气温纳什效率系数达到0.97,降水模拟在月尺度上纳什效率系数超过0.64。(2)验证期(2005—2014年)采用MRI-ESM2-0模式的优选大气环流因子,相对于SDSM模型,随机森林模型气温降尺度的绝对误差0.5℃占比提升4.3%,1.0℃占比降低9.1%,月降水量模拟2.0 mm比例提升6.7%,10.0 mm比例降低15.8%,且在降水充沛及稀少月份表现均优于SDSM模型。(3)总体而言,两种降尺度模型在黄河兰州以上流域具有一定的适用性,日气温模拟效果优于降水,随机森林模型模拟精度相对更高。研究结果可为统计降尺度方法在区域上的选择和未来气候变化研究提供参考。
关键词:降尺度; CMIP6气候模式; SDSM模型; 随机森林模型; 黄河兰州以上
太湖流域湖西区金坛城区洪水风险区划研究
柳 杨1, 2,刘国庆1, 2,乌景秀1, 2,粟一帆1, 2,杨 畅1, 2,杨 帆1, 2,范子武1, 2
(1. 南京水利科学研究院,江苏 南京 210029; 2. 水利部太湖流域水治理重点实验室,江苏 南京 210029)
摘要: 为研究山地-平原过渡城区洪水风险区划分析方法,选择太湖流域湖西区腹部的金坛城区为研究对象,划分区划单元,分析区域洪水来源和洪水量级,利用构建的金坛城区洪水风险分析模型开展洪水模拟计算,确定洪水风险区划等级,绘制金坛区洪水风险区划图。研究结果表明:金坛城区遭遇50年一遇洪水时,淹没面积为298.03 km2,大部分受淹区域的淹没水深超过1.0 m,遭遇100年一遇洪水时,淹没面积为325.58 km2,淹没水深在1.0~2.0m范围内的淹没面积占比最高;金坛区洪水风险分为高风险、中风险、低风险3个等级,高风险区域面积96.43 km2,中风险区域面积165.81 km2,低风险区域面积556.31 km2,区内无极高风险区域;从洪水风险等级分布看,金坛区低风险区域面积占比较大,中高风险区主要分布于通济河、通济南河与丹金溧漕河沿线区域。研究结果可为常州市洪水风险管理、防洪规划、减灾政策的制定和国土空间管理等提供基本依据。
关键词:太湖流域; 河网模型; 洪水风险; 洪水风险区划
流域水资源多目标调度协调方法研究
杨子桐1,方国华2,黄显峰2,叶 健2, 3,金其强1
(1. 长江航运发展研究中心,湖北 武汉 430010; 2. 河海大学 水利水电学院,江苏 南京 210098; 3. 江苏省水利厅,江苏 南京 210029)
摘要: 传统的流域水资源多目标调度协调方法是通过求解多目标优化调度问题以协调各调度目标之间的关系,且大多通过水库水位进行优化调度。对于河网水系密布、城市化程度较高、以河道水位控制为主的平原区流域而言,河道水位的合理调控关乎水资源调度综合效益的发挥,因而传统方法并不适用,亟需从河道水位角度统筹协调不同调度目标之间的关系。在充分考虑流域水资源多目标调度与河道水量关系的基础上,提出河道水位控制线概念,总结以防洪、供水、生态为调度目标的河道水位控制线内涵和特征,分析其在年内的变化特征,研究基于河道水位控制线的流域水资源多目标调度协调方法。以秦淮河流域为例,构建并求解了河网水动力水质模型,模型确定性系数均值达到0.87;计算得出不同水文频率下河道水位控制线方案指标值,确定不同频率防洪控制线为7.85m及以下、不同频率供水控制线为8.05m及以上,汛期生态控制线为6.90 m、非汛期生态控制线为6.55 m,研究了基于东山站水位控制线的秦淮河流域防洪-供水-生态协调方法。研究结果表明,可通过提前调整河道水位合理分配河网水资源量,实现流域水资源的多目标调度协调,并提高水资源的综合利用效益。
关键词:河道水量分析; 河道水位控制线; 多目标调度协调方法; 秦淮河流域
考虑地表-地下水相互作用的石川河径流时空演变及归因
王宗志,张婷婷,王 坤,白 莹
(南京水利科学研究院 水灾害防御全国重点实验室,江苏 南京 210029)
摘要: 为定量解析河道下渗强烈的半干旱半湿润地区径流变化及影响因子贡献率,采用Mann-Kendall检验法和有序聚类法分析水文气象时间序列演变特征并划分时期,在构建考虑河道下渗的MIKE SHE水文模型基础上,建立了高时空分辨率的径流变化贡献率分析方法,并应用于石川河流域。结果表明:(1)1972—2020年石川河流域上游柳林站径流序列上升趋势显著,而流域出口断面径流呈下降趋势,流域降水序列突变年份不明显,蒸发量序列突变年份为1979年,柳林站径流量序列突变年份为1976年和2009年;依据水文气象时间序列的突变点综合分析,将研究期划分为基准期(1972—1979年)、变化期Ⅰ(1980—2009年)和变化期Ⅱ(2010—2020);(2)相对于基准期,变化期Ⅰ和变化期Ⅱ的桃曲坡水库以上河段径流变化主要由气候变化导致,桃曲坡水库-富平段和富平-流域出口段径流演变主要受人类活动影响,其中取用水占主导地位,贡献率高达146.4%~183.1%;(3) 3个时期河道下渗量逐渐增大,单位河长年均下渗量最大的河段为桃曲坡水库-富平段。研究结果可为石川河及产汇流特性类似流域径流演变特征与归因分析提供参考。
关键词:径流变化; 水文模型; 河道下渗; 石川河流域
基于LightGBM模型的热带气旋最大风速订正研究
殷成团1,孙忠滨1,章卫胜1,熊梦婕1,徐 昕2,盛晓强3,张金善1
(1. 南京水利科学研究院 水灾害防御全国重点实验室,江苏 南京 210029; 2. 水利部长江水利委员会水文局 长江口水文水资源勘测局,上海 200136; 3. 青岛引航站,山东 青岛 266000)
摘要: 热带气旋最大风速是评估台风灾害影响的重要指标。由于观测技术限制和数据整编方式差异,1970年代以前的热带气旋最大风速数据存在明显偏大的现象。采用经验公式法和LightGBM机器学习模型对最大风速进行了订正。结果表明:经验公式法对风速的订正效果整体较好,但当风速小于20 m/s或大于52 m/s时误差会迅速增大;LightGBM模型的风速订正结果表现出更高的准确性和稳定性,尤其适用于高/低风速情景;相比于公式法和LightGBM模型,复合法在风速订正精度上表现更优,其均方根误差相较于上述两种方法分别降低了24.2%和7.1%。本研究提出的订正方法能够显著提高早期热带气旋最大风速数据精度,为台风灾害评估、风暴潮预报预警和海岸带防灾减灾政策制定等提供可靠的数据支撑。
关键词:热带气旋; 最大风速订正; 经验公式; 机器学习; LightGBM模型
汉江下游分水咀滩段通航水流条件及整治效果分析
李 强1,胡 颖2, 3,魏裕翀2, 3,马爱兴2, 3,邓 涯2, 3
(1. 湖北省交通规划设计院股份有限公司,湖北 武汉 430051; 2. 南京水利科学研究院 水灾害防御全国重点实验室,江苏 南京 210029; 3. 南京水利科学研究院 港口航道泥沙工程交通行业重点实验室,江苏 南京 210029)
摘要: 汉江下游分水咀滩段受长江水位顶托与上游径流共同影响,水位变幅显著,水流条件复杂。2022年受长江特枯水情影响,顶托作用锐减时,滩段局部急流、陡比降问题加剧,威胁船舶通航安全。基于平面二维水动力模型,分析天然条件下水流特征与碍航成因,提出针对性航道整治方案并验证其效果,主要结论如下:(1)研究河段受上游径流和下游长江水位顶托共同作用,枯水期顶托作用减弱导致局部比降骤增,设计水位条件下局部比降达0.45‰,横向流速达0.8 m/s,形成“跌水卡口”,引发航槽流态紊乱,船舶上行阻力增大、下行舵效降低。2022年长江特枯水位使卡口效应放大,船舶通航条件恶化,罕见枯水碍航态势凸显。(2)随着长江水位抬升或径流量的增大,河段比降呈现先降后升的非线性变化,水位抬升反而削弱了卡口段束窄效应,横向流速降低,通航条件得以改善。(3)研究河段上游为抗冲性强的泥坪段,下游为可动性较高的粉砂段,河床高程骤降达4 m,局部河床坡降显著,河床的异质性加剧了枯水期局部流态的恶化。(4)针对枯水碍航问题,提出航槽疏浚与切除卡口边滩的整治方案,数值模拟结果表明,工程实施后设计水位下纵向与横向流速最大降幅分别达0.4 m/s和0.6 m/s,航道内水流比降趋于平缓,主流流向与航道夹角显著缩小,有效缓解了弯道段流态紊乱问题。研究表明,针对性整治工程可缓解水位顶托与河床异质性的叠加碍航效应,为类似河段治理提供参考。
关键词:汉江下游; 水位顶托; 枯水期; 通航水流条件
大坝变形的双向门控循环单元网络预测模型
姚佳池1, 2,赵二峰1, 2,刘 峰3,宋桂华3
(1. 河海大学 水资源高效利用与工程安全国家工程研究中心,江苏 南京 210098; 2. 云南省水利水电工程安全重点实验室,云南 昆明 650051; 3. 上海勘测设计研究院有限公司,上海 200335)
摘要: 针对大坝变形序列的噪声信息,一次模态分解难以对其充分挖掘剔除,通过辛几何模态分解和改进的自适应噪声完备集合经验模态分解将变形实测序列解耦为不同频率的模态分量,使用最大信息系数对模态分量和实测序列进行相关性检验,并采用小波阈值对相关性弱的模态分量去噪重构,有效剔除实测序列中的噪声,利用基于注意力机制的双向门控循环单元网络模型对重构序列进行预测。应用实例表明,采用二次模态分解方法能有效剔除大坝变形实测序列中的噪声信息,建立的组合预测模型可以充分挖掘大坝变形与环境量之间的非线性关系且具有良好的泛化能力,为大坝长效服役性态预测提供了新方法。
关键词:大坝变形; 二次模态分解; 小波阈值去噪; 注意力机制; 双向门控循环单元; 预测模型
正双工新型透水框架消能护滩机理研究
刘 祺1,罗霆宇2,黄蓓蓓3,徐 华1,赵泽亚1,王浩杰1
(1. 南京水利科学研究院,江苏 南京 210029; 2. 南京农业大学 资源与环境科学学院,江苏 南京 210095; 3. 长江航道局,湖北 武汉 430010)
摘要: 针对传统消能护滩结构存在整体钩连性不足问题,开展了正双工透水框架抛投几何特征、水力消能特性、防冲促淤效果试验研究工作。研究表明:单位面积上,正双工透水框架的抛投高度、孔隙率与抛投层数存在一定关系,每一层抛投高度与孔隙率随着抛投层数的增加而减小并逐渐趋于稳定;正双工透水框架具有阻水消能的作用,抛投后抛投区内时均纵向流速与紊动强度垂线分布均发生调整,并建立了抛投区中心时均纵向流速垂线分布公式;抛投层数越大,框架底部流速减幅越大,上层流速增加越大,框架内紊动流速减幅越大,而框架表面附近紊动强度增强;当透水框架的抛投长度达到一定距离后,其消能效果趋于稳定;该框架能对床面进行有效守护,抛投区内泥沙落淤效果显著,且两层正双工字框架的守护效果比一层更好。研究结果有助于推动水利水运工程消能护滩结构研究发展。
关键词:消能护滩; 航道整治; 透水框架; 冲淤
黏性泥沙絮凝对浮泥流变特性影响试验研究
刘 洁1,周杨三2,周 鹏3,肖 毅1
(1. 重庆交通大学 国家内河航道工程技术研究中心,重庆 400074; 2. 重庆交通大学 河海学院,重庆 400074; 3. 湖北省交通规划设计院股份有限公司,湖北 武汉 430051)
摘要: 浮泥在海岸、河口及水库中广泛分布,对区域生态、环境和航运等产生显著影响。不同机制形成浮泥的特性也有所区别。为了量化分析泥沙絮凝对浮泥密度和流变特性的影响,利用大型水箱进行黏性泥沙絮凝沉积试验,收集床面淤积物,并进行流变测试。结果表明,随紊动水体中絮团粒径的减小和分形维数的增大,形成的浮泥密度将增大,浮泥的屈服应力、黏滞系数呈幂律增长。絮体中孔隙导致沉积形成浮泥的结构强度减小,使浮泥流变曲线没有固-液过渡阶段,到达临界点时直接发生屈服变形进入液态阶段。考虑泥沙絮凝影响后,当浮泥密度大于1 110 kg/m3时,其屈服应力、黏滞系数明显减小,流动指数增大。这种宏观流变特性的差异体现在颗粒间的微观相互作用,即泥沙颗粒接触点的强度和数量上。而絮凝的发生会改变颗粒结构和颗粒间力,进而影响宏观流变特性。该研究可为浮泥运动过程数值模拟提供参考。
关键词:浮泥; 流变试验; 絮团粒径; 分形维数; 流变特性
半封闭圆管冲击射流紊动特性PIV试验研究
陈 明1,郭 佳1,黄海津2,杨岚彬1,周绪生1
(1. 重庆交通大学 水利水运工程教育部重点实验室,重庆 400074; 2. 重庆交通大学 土木工程学院,重庆 400074)
摘要: 冲击射流作为一种高效的质量、动量及能量传递技术,广泛应用于水利工程、热工设备及清洗系统等工程领域。在实际应用中,射流常受到结构空间的限制,形成半封闭冲击射流,其特征为喷嘴出口存在与冲击板平行的半封闭板,使射流流场结构更加复杂,湍流特性显著变化。采用二维粒子图像测速技术,对不同冲击距条件下的半封闭圆管冲击射流流场进行了试验研究。通过获取射流中心面上的瞬时速度场,重点分析了紊动能、脉动速度概率密度、偏斜因子、平坦因子及两点相关函数的沿程演化规律。结果表明,随着冲击距的增大,自由射流剪切层内紊动能峰值及高紊动能区域均显著增大,而壁面射流区紊动能峰值呈现先增后减趋势;其中,壁面紊动能局部峰值沿径向呈指数衰减,其半值宽随径向线性增长,且扩展率与衰减指数对冲击距变化不敏感。脉动速度概率密度分析显示,射流中心线上轴向脉动速度分布由瘦高逐渐趋于扁平,壁面射流区的径向脉动速度分布则由扁平转向瘦高;进一步的偏斜因子与平坦因子分析表明,射流中心线上轴向脉动速度分布呈左偏态且陡峭特性,壁面射流区径向脉动速度分布则呈右偏态且陡峭特性,表明射流发展过程中存在非高斯性与间歇性特征。两点相关函数分析显示,积分长度尺度随射流发展沿程增大,表明湍流结构在沿程发展中不断合并、扩大。本研究深化了对半封闭冲击射流紊动特性的理解,为其在质量、动量及能量传递中的机理分析提供了试验支撑,并为相关工程应用中的结构优化与性能提升提供了理论依据。
关键词:冲击射流; 封闭板; 紊动能; 高阶速度矩; 两点相关函数
海床泥沙可侵蚀性垂向结构演变的模拟研究
黄伟昊1,李东兵2,龚文平1,张 恒1
(1. 中山大学 海洋科学学院,广东 广州 510275; 2. 南京水利科学研究院,江苏 南京 210029)
摘要: 水沙数学模型要根据泥沙的可侵蚀性设定相关参数。这些可侵蚀性的参数将直接影响模型的准确性。为探究河口地区波流动力下海床可侵蚀性的垂向结构演变,采用“固结-侵蚀”泥沙模型,充分考虑了泥沙侵蚀、再悬浮、沉降、固结等过程,模拟静水、大小潮变化、风暴潮叠加等情况下床面可侵蚀性在垂向结构上的演变。基于数值模拟结果,探究了海床表面易侵蚀泥沙的主要形成机理,分析了不同周期剪切应力和历史剪切应力对海床垂向结构的影响,并从海床内部泥沙固结时间和外部剪切应力变化周期的角度分析了泥沙可侵蚀性在垂向结构上的不同演变。在不同剪切应力变化周期和海床内泥沙固结时间的综合作用下,海床内部垂向结构表现出截然不同的演变规律。本研究可为水沙数学模型的底沙参数设置提供理论参考。
关键词:泥沙; 可侵蚀性; 垂向结构; 临界侵蚀应力
强震作用下高沥青心墙坝震损模式与抗震性能研究
蒲黍絛1,曾树元1,秦育阳2,魏匡民2,顾行文2
(1. 中国电建集团贵阳勘测设计研究院有限公司,贵州 贵阳 550081; 2. 南京水利科学研究院,江苏 南京 210029)
摘要: 高沥青心墙坝是土石坝的主要坝型之一,目前对强震作用下高沥青心墙坝破坏模式的研究尚不多见。依托强震区某130 m级高沥青心墙坝工程,结合大型离心振动台试验与三维有限元数值模拟研究了高沥青心墙坝在不同地震动输入下的动力破坏模式。文中对离心模型试验结果进行数值模拟,验证了有限元计算模型的有效性,并进一步对大坝原型进行了动力数值仿真,评估了130 m级沥青心墙坝的极限抗震能力。研究表明:离心模型试验与有限元结合的方法能比较全面地反映高沥青心墙坝地震反应特性,强震期高沥青心墙坝上游坝坡震陷开裂破坏及沥青心墙中上部的拉应力可能引起大坝结构失效,三维数值模型揭示了地震附加变形引起的心墙与两岸基座连接部位高拉应变区也是高沥青心墙坝抗震的薄弱环节。研究可为强震区高沥青心墙坝设计建设提供借鉴。
关键词:沥青心墙堆石坝; 地震; 离心振动台
考虑土拱效应的EPS板减压砂土挡墙土压力研究
胡 韬1,徐思远2,李 民1,王洪祯1,樊科伟3
(1. 山东省地矿工程勘察院,山东 济南 250014; 2. 南京水利科学研究院,江苏 南京 210029; 3. 河海大学 土木与交通学院,江苏 南京 210098)
摘要: 在混凝土挡墙和墙后回填土之间放置土工泡沫(简称“EPS”)板,利用EPS板的压缩变形能够有效减少作用在挡墙墙体上的土压力,但同时也导致这类挡墙(简称“EPS板减压挡墙”)墙后土压力的分布及大小与刚性挡土墙大不相同。通过开展EPS板减压砂土挡墙模型试验,研究了挡墙墙后回填砂土的位移模式和土压力分布规律,在此基础上提出了能够考虑土拱效应的EPS板减压砂土挡墙土压力的计算方法,并进一步分析了EPS板密度和厚度对墙后土压力的影响。结果表明:上覆荷载作用下,EPS板减压砂土挡墙墙后填土中产生近似三角形的滑楔体,滑楔体滑动面贯穿至EPS板中部;EPS板减压砂土挡墙土压力呈非线性分布,随着上覆荷载的增大,土压力从随墙深的增加变化为随墙深的减小;EPS板厚度越大、密度越小,EPS板减压砂土挡墙墙后土压力越小,当墙后土压力减少至主动土压力,EPS厚度的进一步增大和密度的进一步减少均不再产生影响。研究结果可为减压挡墙结构中土工泡沫板的优化设计提供理论支撑。
关键词:挡墙; EPS板; 位移模式; 土压力; 土拱效应
预腐蚀平行钢丝高温后力学性能试验研究
朱 飞1,王斌洋2,王晓佳1,汤继刚1,冯锦鹏2,王 谆3
(1. 江苏法尔胜材料分析测试有限公司,江苏 江阴 214400; 2. 东南大学 土木工程学院,江苏 南京 211189; 3. 南京水利科学研究院,江苏 南京 210029)
摘要: 平行钢丝作为桥梁拉索的重要组成部分,在长期服役过程中易受腐蚀、高温等因素的影响,导致其力学性能退化。近年来,缆索承重桥梁车辆火灾事故风险急剧增大,然而目前腐蚀拉索钢丝高温后的力学性能评估方法研究尚不完善,以1 770 MPa等级的平行钢丝为研究对象,开展腐蚀时长为240、480和720 h的干湿循环加速腐蚀试验,得到模拟工业大气腐蚀环境下不同腐蚀程度的预腐蚀钢丝。对预腐蚀钢丝开展火灾试验与高温后拉伸试验,获得1 770 MPa预腐蚀钢丝高温后应力-应变曲线,并选取弹性模量、屈服强度、极限强度与断裂应变等4项力学性能指标进行对比分析,提出基于腐蚀折减因子与温度折减因子的预腐蚀钢丝高温后力学性能评估方法。结果表明,在腐蚀与火灾叠加作用下,1 770 MPa平行钢丝力学性能显著退化,其中屈服强度、极限强度与断裂应变的折减因子极值分别为0.375 8、0.3794与0.356 5。研究结果可为长期服役情况下的拉吊索桥梁结构安全评估提供参考。
关键词:腐蚀钢丝; 叠加作用; 火灾试验; 折减因子; 力学性能
平陆运河多类型支流汇入口航道治理研究
刘可1,王劼耘2
(1. 广西壮族自治区交通运输厅,广西 南宁 530016; 2. 平陆运河集团有限公司,广西 南宁 530012)
摘要: 平陆运河是中国西部陆海新通道的骨干工程,也是首个江海连通运河工程。工程建成后,众多支流汇入将影响船舶航行安全。为有效缓解支流汇入对运河主航道影响,亟需探索支流汇入口航道特性及综合治理策略。平陆运河沿线共汇集26条支流,交汇区域水流流态错综复杂,通过数值模拟与物理模型试验,秉持工程与生态和谐共生核心理念,提出包括疏浚拓宽航道、构建斜坡式与多级跌水消力池、增设导流堤等一系列治理措施。同时,结合各支流水文特性,规划生态涵养区,以实现环境保护与通航效益双赢。垭湾河、沙埠江、原钦江、沙坪河及高湖河等5个典型支流汇入口的水沙动力分析结果表明,治理后支流口水流流态稳定,横流流速小于0.3 m/s,满足通航要求且能兼顾泥沙处理与生态改善要求。所提出的治理措施为支流汇入口通航安全提供了新的解决方案,可助力平陆运河打造优质、绿色工程。
关键词:平陆运河; 支流汇入口; 航道特征; 通航安全