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[硕士论文] 李贤玉
水利工程水工结构工程 重庆交通大学 2018(学位年度)
摘要:双层河道为一种新型河道,上层明渠构建亲水空间,下层箱涵排洪排涝。本文基于研究双层河道的一般工作特性及设计机理,开展双层河道土石混合体的物理特性和渗透性的室内试验;本文以巴南区龙洲湾B区双层河道为依托,结合室内试验指标,运用FLAC3D建立双层河道数值模型;分析了双层河道的渗流场特性,得出如下结论:
  (1)通过查阅文献和现有的双层河道工程,归纳总结了双层河道特点及适用条件,其回填土亦可作为水体的涵养体,实现以丰补欠和雨洪资源化。
  (2)基于室内试验指标及查阅相关文献,水土特征曲线选用Fredlund数学模型,渗透系数函数选用VG数学模型,利用SPAW软件分析得出水土特征曲线及渗透系数函数,并进行拟合分析。
  (3)双层河道的主渗流方向为垂直河道流向的方向。上层明渠未设防渗土工膜的双层河道,渗流量、最大正压值、最大负压值、下层涵洞排水孔排水量均与计算水深呈正相关。模型的浸润面及模型溢出点逐渐抬高,模型的浸润面的形态随着水深发生变化,从上下浸润面演变为左右浸润面。上层明渠未防渗土工膜的双层河道,这些指标与计算水深无明显相关性。
  (4)下层涵洞增设排水孔后,模型渗流量增大;越靠近排水孔增大,水力坡降值越大,孔隙水压力减小,对孔隙水压力具有消散作用。排水孔使浸润面降低,变化趋势更加的陡峭,模型溢出点降低。
  (5)上层明渠设防渗土工膜的双层河道,最大水力坡降值、最大负孔隙水压力增大;正孔隙水压力有效的减小;浸润面明显降低,地下水位与下层涵洞侧墙排水孔齐。
  (6)上层明渠中的水深上升速度增大,其渗流量、最大流速及最大正孔隙水压力先减小,后保持不变;最大负孔隙水压力保持不变;最大力坡降减小。上层明渠中的水深下降速度增大,其渗流量、最大流速及最大正孔隙水压力先增大,后保持不变;最大负孔隙水压力保持不变;对于上层明渠未设防渗的双层河道,最大力坡降减小,对于上层明渠设防渗的双层河道,最大力坡降保持不变。
  (7)上层明渠水位变幅时,其渗流量、最大正孔隙水压力及最大负孔隙水压力介于其水位变幅区间的静水位计算值,水位变幅的速度越大,其渗流特性越与其初始水位静水位渗流特性相似。
[硕士论文] 武鹢
水利工程水工结构工程 重庆交通大学 2018(学位年度)
摘要:岩溶地区水工隧洞受岩溶不良地质的影响主要体现在岩溶松散堆积物、岩溶水系等引起的水工隧洞周边变形、坍塌和失稳,就岩溶松散堆积物对地下工程的影响而言,目前还没有定量理论和相关试验研究。本文结合已有现场调研资料和理论研究经验,建立不同体量尺度和距离洞径不同距离的岩溶散堆积物在不同位置影响直墙圆拱形水工隧洞概化模型,采用有限元分析手段,借助ABAQUS分析软件研究在开挖、运营等阶段岩溶松散堆积物对水工隧洞围岩稳定向性的影响规律并分析其作用机理。主要研究内容及成果如下:
  (1)结合对岩溶洞穴空间分布的统计分析及参考对各岩溶地区岩溶松散堆积物分布形态及特征的采样分析资料,通过对岩溶松散堆积物对水工隧洞围岩的作用方式的分析,最终确定了非联通情况下岩溶松散堆积物影响水工隧洞围岩稳定性的分析方案及ABAQUS数值模拟具体方法。
  (2)顶部岩溶松散堆积物影响下,对隧洞拱顶及拱底的竖直方向变形有一定抑制作用,使其变形量较之无岩溶松散堆积物时变形量有所减小;隧洞侧墙受顶部溶洞影响水平方向变形较之无溶洞时有所增加。
  (3)侧壁岩溶松散堆积物影响下,隧洞竖向变形以及洞壁水平变形与无松散堆积物相比都将增加,偏压造成岩溶松散堆积物所在的右侧壁位移明显大于左侧壁位移,随岩溶松散堆积物厚度的增大而增大,随岩墙厚度的增大而减小。
  (4)拱顶45°方向岩溶松散堆积物影响下,围岩竖向位移与顶部岩溶松散堆积物影响下类似,水平位移右边墙大于无岩溶松散堆积物的左侧边墙,随岩溶松散堆积物尺寸增大而减小,随岩墙厚度的增大而增大。
  (5)通过总结不同方位岩溶松散堆积物影响围岩的作用规律,进一步分析其作用机理,认为岩溶松散堆积物的存在一方面破坏了隧洞围岩整体性另一方面影响了隧洞高跨比,对不同位置岩溶松散堆积物对隧洞高跨比的影响及其与围岩安全性的关系做了一定分析与解释。
[硕士论文] 蒋秋实
水利工程水工结构工程 重庆交通大学 2018(学位年度)
摘要:双层河道是一种以海绵城市蓄、排理念建设的新型河道型式,在城市河道治理中具有独特的优势。渗透破坏是威肋双层河道安全的隐患之一,本文依托重庆市巴南区龙洲湾B区堰河治理工程,采用理论分析、室内实验及数值模拟相结合的方法,对双层河道在不同排水措施下的渗透破坏模式展开研究。主要的研究内容及相关的研究结论为:
  (1)通过查阅相关文献并参考工程实例对双层河道的基本特性展开研究,详细地阐述了双层河道的功能、适用条件、断面型式及防渗排水措施。
  (2)在渗流理论及渗透变形理论的基础上,结合双层河道的结构特性,系统地分析了影响双层河道渗流稳定性的主要因素和双层河道渗透破坏主要形式。
  (3)选取重庆市巴南区龙洲湾B区堰河治理工程施工现场的土石回填料为原料,针对土石填料的渗透特性展开室内实验。得出压实度对土石料的渗透特性及渗透破坏型式有较大影响,压实度达到95%时,渗透系数可达10-4cm/s量级,临界坡降为1.0左右,最大破坏坡降为3.0左右,过渡型土体随着压实度的提高,其渗透破坏类型可由管涌型破坏转变为流土型破坏。
  (4)基于饱和-非饱和渗流理论,运用ABAQUS和GeoStudio有限元软件对不同排水措施下的双层河道模型进行渗流分析,并对其渗透破坏模式展开研究。得出:①双层河道横断面方向为渗流主方向;②在无防渗排水措施下,上层河道的渗漏导致地下水位持续抬高,箱涵外侧孔隙水压力较大,不利于箱涵的结构稳定,且箱涵与回填土接触面有发生接触冲刷的危险;③在下层箱涵侧墙和项板布置排水孔,有利于降低地下水位,减小箱涵外侧的渗透压力,但排水孔渗流出口处的水力梯度值较大,超过了土石填料的抗渗临界水力梯度,有发生出逸型渗透破坏的危险;④在下层箱涵外侧布置级配碎石排水体有利于进一步提高下层箱涵的排渗能力,降低地下水位,减小渗流出口的水力梯度,但在上层河道岸坡坡脚处以及下层箱涵排水孔渗流出口处仍有发生渗透破坏的风险;⑤在上层河道铺设防渗土工膜可显著减小上层河道的渗漏量,有效降低地下水位,渗流出口的水力梯度值可控制在安全允许的范围内,有利于上层河道的景观蓄水和回填区的渗流稳定性。
  (5)在室内试验和数值分析结果的基础上,对双层河道的渗透破坏防治措施展开探讨,提出防止双层河道发生渗透破坏在设计和施工上主要可从提高回填料的抗渗能力、防渗措施、排水措施以及渗流出口的滤层保护这四个方面来考虑。
[硕士论文] 储雪权
水利工程水工结构工程 重庆交通大学 2018(学位年度)
摘要:近年来发生多起船撞桥恶性事故,船撞桥越来越得到交通行业的关注。桥梁防撞作为一个各学科交叉的新兴领域,目前桥梁防撞领域的技术水平还远不能满足交通行业的迫切需求。解决桥梁建设与水运船舶的通航矛盾,对保护人民生命财产安全、维护社会稳定,实现平安交通具有及其重要的意义。在万州长江公路大桥防撞设施设计、施工和后期运营维护过程中发现拱形自浮式水上升降防撞装置存在很多可以优化的方面。本文针对拱形自浮式水上升降防撞装置布置形式、防撞带结构、浮筒结构和导向井结构展开优化。
  1、针对拱形自浮式水上升降防撞装置布置形式进行优化,在大水位变幅条件下,优化后的拱形自浮式水上升降防撞装置应用于拱形桥梁时,当处于低水位时可以增大通航宽度,应用于区域性防护时,可以沿河道坡度上升或下降。
  2、针对拱形自浮式水上升降防撞装置防撞带优化,将双圆钢管结构改为三面为平面,外围一侧为圆弧形,该形式防撞带能够抵挡江水冲击,增大阻力,防止防撞带在水流的冲击下升降的幅度过大;对拱形自浮式水上升降防撞装置导向井优化,将导向井优化为导向坡道,导向坡道可以与河岸采用相同坡度;对拱形自浮式水上升降防撞装置浮筒优化,让浮筒与导向坡道相适应,能够在导向坡道中自由移动。
  3、同时对拱形自浮式水上升降防撞装的附属结构进行优化,增加自动喷淋系统等,使拱形自浮式水上升降防撞装置能够更好的运行。
[硕士论文] 余鑫
水利工程水工结构工程 重庆交通大学 2018(学位年度)
摘要:在北方的严寒地区的钢筋混凝土建筑物受到气候、温度的影响时常会遭受冻融所带来的损伤,最终会发生冻融破坏,此外,钢筋结构在潮湿的气候当中也会发生锈蚀,这将对结构安全稳定性产生巨大影响。
  因此本文采取室内试验与数值模拟相结合的方法,制备了三组锈蚀率不同的钢筋混凝土试块,着重对冻融循环作用以及锈蚀影响之下钢筋混凝土抗冻性以及粘结性能的变化状况展开研究,研究内容及主要结论如下:
  (1)采用冲击回波法测试了经历不同冻融循环次数以及不同锈蚀率的钢筋混凝土试块的应力波波速。研究发现,对于同一组试块,冻融循环次数越大,试块的抗冻性能越来越差,试块的应力波波速越低。随着钢筋锈蚀率的进一步增加,锈蚀率较小的钢筋混凝土试块波速较大,下降幅度较缓,抗冻性能较好;而当锈蚀率进一步增加时,试块的波速下降幅度变大,抗冻性能也越来越差。
  (2)通过拉拔试验研究了不同冻融循环次数、不同锈蚀率的试块界面粘结性能以及抗拉承载力-位移曲线的变化规律。试验表明,随着冻融循环影响次数变大,其粘结性能就越差,抗拉承载力幅值越小,发生相对滑移的位移值也越小,试块早早地发生相对滑移。而对于同一冻融循环次数的试块,当试块锈蚀率慢慢增加时,其粘结性能相比于未锈蚀试块会变好,当试块锈蚀率进一步增加时,其粘结性能也将变差,试块延性变差。
  (3)对于同一锈蚀率的试块,研究了经过不同冻融循环次数后试块应力波传递波速与抗拉承载力的关系。结果表明,遭受冻融破坏的钢筋混凝土其抗拉承载力与内部应力波传递波速存在良好的相关性,并服从幂函数、指数函数关系。
  (4)根据试验所得数据,采用ABAQUS软件模拟分析了钢筋混凝土拉拔试验中混凝土强度等级、钢筋直径、钢筋锈蚀率对试块应力、位移值等特征值分布规律的影响。发现当混凝土的强度等级提高或是钢筋的直径变大时,试块的Mises等效应力均会增大,其粘结性能会提高;而当钢筋的锈蚀率增大时,试块的Mises等效应力呈现出先增大后减小的趋势,粘结性能也随之变化。
[硕士论文] 陈浩
水利工程水工结构工程 重庆交通大学 2018(学位年度)
摘要:混凝土在高持续荷载作用下表现出的徐变呈现非线性特征,对长期服役情况下混凝土结构安全性评价存在影响。由于受试验条件限制,以及非线性徐变自身的复杂性,混凝土的非线性徐变机理还需进一步研究。因此,本文采用了理论分析、试验研究和数值模拟相结合的方法,研究了混凝土在高持续荷载作用下的非线性徐变特性,推导了考虑损伤的非线性徐变计算方法,建立了基于可靠度方法的非线性徐变对混凝土强度影响的模型。本文的主要工作内容包括以下几个方面:
  (1)通过三点弯曲非线性徐变试验,得到了混凝土在高持续荷载作用下徐变随时间的变化规律以及裂缝尖端处应变随时间的变化关系,分析了混凝土在高持续荷载作用下的徐变断裂特性。
  (2)通过单轴抗压非线性徐变试验,得到了混凝土在高持续荷载作用下徐变随时间的变化规律以及混凝土损伤大小随时问的演变情况,分析了混凝土在高持续荷载作用下徐变对损伤发展影响规律以及损伤对混凝土徐变的影响规律。
  (3)提出了一种计算混凝土非线性徐变中非线性系数的新方法,该方法不仅考虑了持荷水平对非线性系数的影响,同时考虑了非线性徐变中损伤对非线性系数的影响,应用这种新的计算方法能够较好的计算出不同强度等级的混凝土在不同持荷水平下的非线性系数。
  (4)基于规范中混凝土的本构关系,考虑不同持荷水平下混凝土材料的损伤大小,并考虑损伤徐变的耦合,推导了混凝土非线性徐变的计算方法,并通过该方法计算得到的值与试验值进行了对比分析。
  (5)应用ANSYS软件建立了基于可靠度方法的非线性徐变对混凝土强度影响的有限元模型,考虑材料强度的不均匀性,研究了混凝土结构在高持续荷载作用下强度变化规律,同时分析了混凝土在持续荷载作用下结构安全度的变化情况。
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