交叉建筑物裹头体型及局部流态水力学研究

南水北调中线工程陶岔-沙河南段干渠穿河交叉建筑物共有11座,试验通过1∶50概化河道模型对交叉建筑物的裹头体形进行研究。首先以黄金河工程为对象,对原设计方案的裹头体形进行了试验,确定抛物线形为推荐体形。又对总干渠与其他河道交叉建筑物的裹头体形进行了分类,拟出了各类交叉建筑物裹头设计的一般原则及相关参数的取值范围。     

截流钢筋笼的稳定性及其计算方法

对实践中常用到的正六面体钢筋笼的稳定性从质量、形状以及有无垫底材料等方面进行了试验研究及工程实例验证。首次拟合提出了考虑其形状因素、河床糙度因素的正六面体钢筋笼止动流速和起动流速的计算公式,经试验验证具有较高的计算精度和实用性。此外,对四面体钢筋笼的稳定性也进行了试验研究,研究表明:四面体钢筋笼用于截流抛投这类止动问题的工程时,其止动稳定性明显优于相同质量的正六面体钢筋笼;而对于护底等起动问题的工程,两者起动稳定性差别不大。     

台阶式溢流坝试验研究与消能率计算

由于台阶式溢流坝坝面台阶的存在,使下泄水流在台阶之间形成横轴旋滚,并与坝面主流发生强烈的掺混作用,使水流紊动加剧、掺气增强,消散了部分能量,大大减小了下泄水流的能量,改善了坝趾处的水力条件,使坝下游的消能设施得以简化.结合某水电站工程水工模型试验,对台阶溢流坝面的掺气起始位置、台阶坝面水面线、台阶坝面压力和台阶消能率进行了研究探讨.结果表明:影响台阶坝面消能率的主要因素为台阶坝高、台阶的突出高度、台阶坝的坡度和单宽流量.同时根据试验资料推导了消能率的计算公式,该公式可为相关设计提供参考.     

亭子口水利枢纽水力学模型试验研究

亭子口水利枢纽具有泄洪落差与泄洪单宽流量均较大、建筑物布置相对比较集中、下游河势复杂等特点。通过水工断面模型试验,对表、底孔体型及消能工进行优化,推荐表孔采用宽尾墩消力池联合消能型式,底孔采用突扩跌坎型式,并经过整体模型试验验证,其泄洪消能均能满足设计要求;通过在水工整体模型上对下游引航道左右岸线及河床的整治、隔流堤长度和堤头偏角调整等方面影响因素的比较优化,提出了可行的布置方案。     

台阶坝面消能水气两相流数值模拟

 采用VOF法模拟自由表面,用非结构网格来处理复杂的边界形状,并根据边界形式进行适当的分区,利用k-ε气液两相流模拟光面和台阶溢流面的流场,得到了溢流面的流场、水面线以及消能率等相关水力参数。数值模拟试验结果表明,台阶溢流坝面水流紊动掺气充分,消能率较高,并与物理模型试验结果进行对比分析,二者吻合良好。     

边墙设计中水流冲击波水力特性问题的探讨

 水工建筑物的进、出口设计要涉及到边墙的设计,随着坝高不断加高,水流流速越来越大,《水工建筑物》的经验公式已不能满足人们的要求。从水流冲击波的生成机理出发,研究了侧边墙的水流特性,从理论上分析了泄槽水流特性与侧边水流特性关系,从而研究出更适合水流流态的边墙偏转角度,并给出了不同边墙偏转角的水力计算公式。       

渠与河交叉建筑物的裹头体形初探

河渠交叉建筑物的裹头体形设计关系到河道上游水位壅高、河道演变以及总干渠的正常运行等重要问题.在前人研究的基础上,通过对南水北调中线一期工程渠道倒虹吸工程的裹头体形多种方案的试验比较.得出较优的体形为抛物线接圆弧.在此基础上探讨了影响裹头体型的主要因素.文中还对河与渠斜交时裹头设计参数的选取进行了定性分析.     

陡坡隧洞明满交替流成因及改善措施

山区河道陡坡隧洞易于形成的明满交替流,会对隧洞产生空化空蚀、振动、冲击破坏。基于陡坡隧洞的模型试验研究成果,对陡坡隧洞明满交替流的影响因素及其改善措施进行了研究。分析了明满交替流形成的主要影响因素,包括洞前相对淹没深度H/a、隧洞体型(包括隧洞底坡、进口顶部体型、洞高、洞长、是否有转弯段、闸门井等)、进口引渠布置以及由上述因素形成的吸气漩涡、闸门井吸气影响等。综合考虑工程地形、地质、工程运用要求以及安全经济等因素,可采取消涡措施、消除闸门井吸气措施、隧洞进口顶部体型优化与选择以及洞高和洞长优化等措施,改善陡坡隧洞的明满交替流现象。     

钻孔咬合桩在天津地铁3号线华苑站施工中常见故障的处理方法

天津地铁3号线华苑主体围护结构全部采用钻孔咬合桩,最大桩长深达32.8m。.结合华苑站咬合桩的施工,分析总结了常见故障的处理方法。     

陡坡导流隧洞进口体型试验研究

陡坡导流隧洞由于坡度较陡,洞内流态不好控制,进口体型优化比较关键。针对某项目施工导流工程进行了1∶85水工整体模型试验,通过对进口、洞身流态进行比较,提出了隧洞进口布置形式的推荐方案,结果表明:方案一进口顶部采用椭圆形式,虽然在2级流量下,上游水位大大降低,但在导流设计流量条件下洞身形成明满流交替现象,对洞身安全不利;方案二隧洞进口采用锐缘形式,使导流洞的泄流能力、进口及洞内流态、压力特性均满足设计要求,可确保在各级导流流量下,洞身段均为明流,故建议将其作为推荐方案。研究成果可供设计参考应用。