长江科学院院报

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长江科学院院报. 2017, 34(12): 0-0.

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水库下游悬移质泥沙沿程恢复研究进展

贺方舟, 朱勇辉, 郭小虎, 陈栋

长江科学院院报. 2017, 34(12): 1-6. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20160909

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水库下游悬移质泥沙沿程恢复是河流泥沙动力学研究的难点问题之一。对该问题的研究有助于推动学科发展,解决工程实践中的有关问题。针对此现状,归纳总结了平衡及不平衡输沙条件下悬移质浓度垂线分布、悬移质沿程恢复的天然河道实测资料分析和恢复饱和系数等方面的研究成果,认为在不平衡输沙条件下悬移质泥沙垂线分布研究及实测数据的获取、分析等方面还存在一定的不足。在此基础上,提出有必要进一步开展水库下游悬移质泥沙沿程恢复研究,特别是利用精准的测量仪器,开展科学合理、系统全面的水槽试验是丰富该研究成果的必要手段。

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抓斗下降时流场和最优下降方式的数值计算

龙瑞, Tomoaki Nakamura, Yonghwan Cho, Norimi Mizutani, Tsuyoshi Kanazawa

长江科学院院报. 2017, 34(12): 7-11. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20170785

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疏浚作业时如何能有效减少水体浑浊,减轻污染一直是人们关注的问题。利用可以分析流体和固体间运动相互作用的数学模型,模拟了环保型抓斗下降过程中的流场情况,并讨论了不同下降方式对流场的影响,提出了能适度控制流场扰动的操作方法。结果表明:抓斗在下降过程中减速能有效减少底面流速,达到抑制底面浑浊的效果,其中抓斗在距离底面3 m处减速为初始速度的1/3能最有效减少水体扰动从而抑制底面浑浊。研究结果可为环保型疏浚施工提供参考。

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基于改进模糊集分析法的汛期分期

李俊

长江科学院院报. 2017, 34(12): 12-16. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20160841

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传统的模糊集分析法进行汛期分期过程中,在汛期区间与阈值的确定方面存在主观性较强的问题,同时该方法只能考虑单一的因素,针对这些问题提出改进模糊集分析法。使用变异系数法计算指标权重,用每个旬的所有指标加权组合成为一个综合指标,以代替原来的单一指标;使用模糊集合分析法计算隶属度,划分汛期与非汛期,最后在汛期区间内,使用均值变点分析法寻找变点,并以此进行汛期分期。改进的模糊集分析法的分期结果与数理统计法、传统模糊集合分析法的汛期分期结果大体一致,说明提出的改进模糊集分析法适用性强。

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基于LMDI的武汉城市圈产业用水驱动因素分析

常建军, 陈威, 艾婵

长江科学院院报. 2017, 34(12): 17-21. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20160729

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为探讨城市圈产业用水的驱动因素,以武汉城市圈为例,利用LMDI法将产业用水影响因素分为产业用水单耗、产业结构、经济规模和人口规模,分析不同因素对产业用水变化的效应。结果表明:从总体来看,经济增长和人口扩大促进产业用水增长,其中经济规模为主导促进因素;而产业用水单耗下降和产业结构调整对产业用水的增长起抑制效应。在区域分析中,武汉市、黄石市、孝感市和潜江市产业用水的因素效应与城市圈全域基本一致;鄂州市仅产业用水单耗下降对产业用水变化表现为抑制效应;黄冈市、潜江市、仙桃市和天门市仅经济增长对产业用水变化有促进作用。研究结果可为武汉城市圈产业用水规划与节水政策提供参考。

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西安地区浅层承压水水源热泵适宜性评价

赖光东, 周维博, 姚炳光

长江科学院院报. 2017, 34(12): 22-27. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20161274

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为提高水源热泵适宜性评价结果的合理性,利用富水性、回灌率、渗透系数、含水层厚度等13个参评因子构建了西安地区浅层承压水水源热泵适宜性评价指标体系。通过层次分析法、基尼系数赋权法确定评价指标的权重,在GIS技术支持下,建立适宜性二级评价模型,将适宜性划分为4个等级,并分析了浅层承压水水源热泵适宜性分布状况。结果表明:浅层承压水水源热泵适宜区面积为1 144.32 km²,较适宜区面积为1 393.57 km²,一般适宜区面积为762.48 km²,不适宜区面积为6 807.63 km²。适宜区总面积达3 300.36 km²,占人类主要活动区面积的76.98%,浅层承压水水源热泵技术有较好的应用前景。

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粒子群算法优化BP在降雨空间插值中的应用

邱云翔, 张潇潇, 刘国东

长江科学院院报. 2017, 34(12): 28-32. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20160837

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为更好地表达降雨量的空间分布,将粒子群算法(PSO)优化后的反向传输(BP)神经网络分别运用于三峡区间流域日、月和年降雨量的空间插值中,并与单纯BP神经网络和克里金的插值效果作对比。研究结果表明:在日和年的时间尺度上,PSO-BP插值性能较BP有明显改善,且优于克里金的插值效果;在月时间尺度上,PSO-BP插值效果与BP接近且优于克里金。因此,PSO-BP能较好地揭示降雨量在空间的分布规律,也具备在不同时间尺度上对降雨量进行空间插值的能力,是一种较优的降雨空间插值方法。

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基于新型FMCW地基合成孔径雷达的大坝变形监测

张昊宇, 周克勤, 宋亚腾, 李莉莉

长江科学院院报. 2017, 34(12): 33-37. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20160869

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大坝变形监测是确保大坝安全的重要一环。基于地基合成孔径雷达 (GB-SAR)的大坝变形监测相较于传统的方法拥有精度高、覆盖面大等优点。相较于国内通常使用的数据采集速度为5 min/组的意大利IBIS变形监测设备,采用新型的基于调频连续波(FMCW)技术的Fast-GBSAR设备对陆水大坝进行监测,取得了7 s/组的数据采集速度,对大坝在放水前后的变形进行分析,并与三维数字高程模型进行数据融合。结果表明基于7 s/组的高速数据采集能力,Fast-GBSAR几乎可以做到对大坝变形的实时分析,在变形监测领域极具潜力。

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基于核密度估计与VaR的甘肃黑方台地区滑坡影响范围估计模型

李骅锦, 许强, 何雨森

长江科学院院报. 2017, 34(12): 38-43. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20160889

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滑坡影响的范围主要根据滑坡滑动距离来确定,现阶段的研究空间仍较大。以甘肃黑方台地区所有滑坡的滑动距离作为整体样本,根据研究区实际情况,将滑坡群分为Ⅰ段、Ⅱ段、Ⅲ段、Ⅳ段、Ⅴ段和Ⅵ段;基于核密度估计模型与Value-at-Risk(VaR)模型对研究区滑坡影响范围展开分析。结果表明:MISE窗宽值为68.723 8的核密度估计能较好地表述整体样本的概率分布规律;VaR模型计算得到了符合滑坡分段实情的滑坡风险滑动距离值(D_R);结合分区实际情况,可在Ⅰ段、Ⅱ段、Ⅲ段和Ⅵ段的滑坡底部D_R处修建简易牢固拦挡措施,以及基于Ⅳ段和Ⅴ段的黄土滑坡样本研究滑坡滑带部位含水量与滑动距离的关系。该模型具有良好的理论基础及应用前景,能在该领域发挥一定积极作用。

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窄缝挑坎水翅轨迹及降雨特性研究

黄国兵, 杜兰, 王才欢, 聂艳华

长江科学院院报. 2017, 34(12): 44-47. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20160864

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窄缝挑坎因边墙收缩形成的水翅击打岸坡,可能会对岸坡稳定构成威胁,而相关研究鲜见报道。为了揭示该消能工水翅运动规律及其形成的降雨强度在下游临岸侧的分布特性,通过建立系列物理模型,开展了窄缝挑坎收缩比和挑角与水翅特性间关系研究。结果表明:随着收缩比减小,水翅被抛射得越高,次生水翅引起的降雨分布区域位置上移、范围增大;随着挑角减小,水翅顺水流向运动轨迹变化不大,但横向扩散加剧导致降雨横向分布范围增大。在此基础上提出了次生水翅横向扩散系数的概念,可用于预测不同挑坎体型下次生水翅引起下游降雨范围的形状特征。该成果可丰富窄缝挑坎研究内容,扩大研究范围,并为其体型设计提供更全面的理论依据。

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仿自然通道及鱼道池室结构布置研究

朱世洪, 王智娟, 黎贤访, 王改会

长江科学院院报. 2017, 34(12): 48-52. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20161332

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为了提高仿自然通道及鱼道设计水平,以某水电站仿自然通道工程为案例,根据其过鱼需求,提出了池室结构布置方案,并通过数值模拟及物理模型试验对其平面及三维池室流态进行了分析。结果表明:通过在仿自然通道或鱼道内部采用收缩段、侧壁设置消能墩、底部辅以条形消能墩的新型结构可使池室内部流场实现纵向分层和横向分区,可供不同游泳能力的鱼类通过。该池室结构在流速流态控制等方面较普通仿自然通道和技术型鱼道均具有优势,适合多种鱼类通过,具有推广价值。

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基于JPWSPC水动力模型的优化引水量计算分析

左海凤

长江科学院院报. 2017, 34(12): 53-56. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20160890

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为提高水系河网水动力模拟的稳定性和计算效率,采用了汊点水位预测校正法(JPWSPC)处理缓流河网汊点和结构物连接处的回水效应,综合工程因素,建立了工程实例的河网一维水动力模型,计算分析了不同引水(分水)方案下河道水位过程和水力停留时间的变化。结果表明:在蓄水建筑物调蓄条件下,不同引水流量对河道水面面积和景观效果区别不大,河道的水力停留时间则与过流流量密切相关。通过优化调整引水量及河道分流比的模拟计算,为保证水资源高效利用、降低引水经济成本提供技术依据。

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基于渗透特性的面板堆石坝垫层料适用性研究

张家发, 定培中, 常敬雄, 王金龙

长江科学院院报. 2017, 34(12): 57-62. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20160939

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垫层是面板堆石坝的重要分区之一。青海石头峡水电站面板堆石坝填筑施工之前,河床砂砾石料场的检测成果显示,筛除100 mm以上直径颗粒后的土料(直接筛分料),其细颗粒含量很容易低于要求的垫层料范围下限。针对直接筛分料和过渡料开展了渗透变形和反滤试验,运用数值模拟方法预测了大坝渗流场分布及垫层与过渡区可能出现的最大渗透比降。从大坝渗漏控制和渗透稳定性功能要求出发,分析认为直接筛分料不适用于石头峡大坝垫层。针对直接筛分料提出了改进方案,即掺入粒径5 mm以下的颗粒,通过渗透变形和反滤试验复核了改进料作为垫层料的适用性。工程建成后,水库蓄水期间运行性态良好,并经受了地震的考验。通过实例研究,强调了填料特性研究应贯穿土石坝建设的全过程,尤其应重视填筑施工之前尽早开展实际用料适用性的复核试验与评价工作。

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裂隙较发育岩体的地应力测量与研究

刘元坤, 石安池, 韩晓玉, 许静

长江科学院院报. 2017, 34(12): 63-67. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20160806

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为了解决裂隙较发育岩体在常规地应力测试方法下难度较大、成功率较低的问题,分析研究了各种地应力测试方法在裂隙较发育岩体中的适用性。结果表明:钻孔孔底应变解除法可用于节理裂隙较为发育岩体的地应力测量,并在某水电站坝基柱状节理岩体中得到应用;采用该方法成功获得某水电站坝基柱状节理岩体的平面应力状态,并对3个不同方位的钻孔测试获得三维应力状态;通过坐标转换至各个钻孔坐标系下的应力结果与单孔孔底应力测试结果较为接近,不同方法的测试结果得到互相验证。故钻孔孔底应变解除法能较好地适用于诸如柱状节理等裂隙较发育岩体的地应力测量与研究之中,可供类似工程参考使用。

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南水北调中线挖方渠段渗控措施优化研究

崔皓东, 张伟, 张家发, 吴德绪

长江科学院院报. 2017, 34(12): 68-72. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20161358

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南水北调中线工程中渗流调控是保障渠坡及衬砌板稳定的关键。为全面分析高地下水地区挖方渠段渗流调控措施合理性及优化的效果,针对典型渠段建立渗流模型,通过三维有限元数值模拟,研究渠道渗流场分布规律,比较不同措施的调控效果。结果表明:排水垫层结合逆止阀、排水板结合逆止阀、排水板结合衬砌板透水缝等3种排水措施都能有效降低渠底衬砌板下扬压力。最后比较了上述3种措施的差别,讨论了应用条件,提出了相应的建议,对类似工程有借鉴意义。

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南宁软岩地基大直径灌注桩极限承载力预测

江杰, 陈骏, 肖萌, 韦永超, 马少坤

长江科学院院报. 2017, 34(12): 73-77. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20160904

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南宁市下伏泥岩粉砂岩地基具有显著的浸水崩解软化特性,使得该地基大直径灌注桩承载力难以确定。依托南宁市火车东站南广场高架平台工程软岩互层地基大直径灌注桩项目,对该工程2根群桩基桩进行了静载试验研究。针对试验中试桩未达到破坏其极限承载力难以确定问题,采用指数函数拟合法和数值反演分析法来预测其荷载沉降性状和极限承载力,并进行对比分析。结果表明:软岩互层地基桩基荷载沉降性状为缓变型,表现出端承摩擦桩的特性,可用指数函数来描述试桩受荷性状,并结合数值反演分析来预测其极限承载力,目前常用的桩基设计方法低估了该地基中基桩的承载力。

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横缝对地下厂房岩锚吊车梁承载力的影响研究

吴勇进, 董志宏, 张存慧, 张练

长江科学院院报. 2017, 34(12): 78-83. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20170437

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某水电站地下厂房岩锚吊车梁横向裂缝问题十分突出,施工期已经产生了大量贯穿性裂缝,对其长期稳定运行存在安全隐患。根据地下厂房岩锚吊车梁设计施工实际情况,采用数值计算方法系统研究梁体在不同横向裂缝分布密度下的承载特性,分析吊车梁的变形以及受力特征。研究结果表明:横向裂缝的存在会导致梁体局部刚度降低、变形增大,在裂缝尖端附近存在一定程度的拉应力集中,梁体拉应力分布范围扩大,局部已超过容许拉应力值,而横向裂缝对梁体抗滑稳定安全系数影响有限。鉴于岩锚吊车梁需长期安全运行,对横向裂缝分布集中部位需进行加固处理。

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基于动态非等比例双强度折减法的边坡稳定性研究

寇天, 胡斌, 和大钊, 毛元静, 姚文敏

长江科学院院报. 2017, 34(12): 84-88. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20160797

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为了探究动态非等比例双强度折减法在边坡稳定性应用的可行性,基于ABAQUS软件,根据三维边坡渐进破坏的过程和强度参数在边坡中发挥作用程度的不同,通过动态非等比例的双强度折减法理论,将Mohr-Coulomb强度准则中的黏聚力c和内摩擦角φ转换为Drucker-Prager强度准则中的屈服强度σ与内摩擦角β;并利用最短路径理论确定边坡的综合稳定性系数,评价边坡的稳定性。结果表明:基于D-P强度准则的动态非等比例的双强度折减法能够更合理地反映三维边坡的渐进破坏过程及其强度参数的发挥程度;所得到的边坡稳定性系数与以M-C准则计算得到的结果非常接近,且得到的边坡稳定性系数、边坡的位移均小于传统强度折减法的模拟结果,具有更高的安全储备。该方法收敛快速,在三维边坡的稳定性计算中有一定的应用价值。

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非极限状态下有限土体土压力计算方法探究

赵轩, 马淑芝, 唐为民, 丰丛杰

长江科学院院报. 2017, 34(12): 89-93. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20160872

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基坑工程中有限土体土压力的计算问题因支护结构的位移控制比较严格,需要考虑非极限状态土压力理论,而以往的研究大多是关于砂性有限土体在非极限状态下土压力理论的探讨,且相关计算方法仍然是基于传统的朗肯土压力理论,事实上对于不满足半无限边界条件的有限土体,朗肯土压力理论是不适用的。对于不满足半无限边界条件的黏性土有限土体,在已有研究的基础上,对墙后梯形滑动楔形土体进行分块处理;采用水平薄层法分别对其进行分析,并考虑黏性土体内摩擦角和黏聚力发挥值以及墙土之间外摩擦角和黏聚力发挥值与位移的关系,构建在非极限状态下黏性土有限土体土压力强度的微分方程;再通过推导得出黏性土有限土体在非极限状态下的土压力强度计算公式。与实际算例实测结果对比分析表明:自填土表面至基坑一定深度范围内,计算值较实测值偏大;而在一定深度以下范围内,计算值与朗肯土压力计算值差异明显,而与实测值的符合程度较好。综合来看,所提出方法是合理可行的,可供相关设计参考。

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碱污染红黏土抗剪强度特性室内试验研究

陈筠, 赵鹏, 何维锋, 王麒

长江科学院院报. 2017, 34(12): 94-100. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20160816

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为了研究碱污染红黏土的抗剪强度特性,考虑碱液NaOH质量分数和养护时间2个因素,通过室内模拟试验,分析碱液与红黏土的相互作用。试验结果表明:高NaOH质量分数时红黏土的抗剪强度、黏聚力、内摩擦角均增大,存在极大值,极大值出现的时间和碱液NaOH质量分数有关;低NaOH质量分数下红黏土抗剪强度降低,存在极小值,黏聚力呈先增后减,内摩擦角呈先减后增的变化趋势。碱污染红黏土抗剪强度特征为水化、离子吸附、阳离子交换、碱液溶蚀和外力共同作用的结果。

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冻结褐色泥岩非线性加速蠕变西原模型优化

刘晓燕, 刘路路, 闫坤伐

长江科学院院报. 2017, 34(12): 101-105. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20160466

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为研究冻结褐色泥岩加速蠕变特性,以陕西某煤矿主井井筒褐色泥岩为研究对象,基于不同的轴压水平,采用WDT-100冻土试验机分别在-5,-10,-15 ℃的负温条件下进行了单轴等载荷蠕变试验。试验结果表明:低轴压水平下的冻结褐色泥岩蠕变呈现出瞬时弹性、减速、稳定3阶段特性,高轴压水平呈现出瞬时弹性、减速、等速、加速4阶段特性,轴压水平因素对冻结褐色泥岩轴向应变增加的影响程度远大于温度因素。基于经典西原模型,串联一个带应变启动的非线性黏滞阻尼器,得到7元件优化西原模型,通过最小二乘法对模型参数进行非线性回归分析,分析结果表明,7元件优化西原模型拟合曲线与试验结果吻合良好,更适合于描述冻结褐色泥岩非线性加速蠕变特性的变化规律,对深井煤矿冻结褐色泥岩的蠕变破坏预报具有参考价值。

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地铁深基坑分区开挖监测及数值模拟

谢沃, 卢坤林, 朱大勇

长江科学院院报. 2017, 34(12): 106-110. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20160781

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对于狭长的地铁车站深基坑,围护结构区域内岩土体在实际施工时经常采用分区的方式进行开挖。为了分析分区开挖工况下深基坑的稳定性规律,选取合肥市某地铁车站深基坑作为研究对象,运用有限差分软件对实际工程进行数值模拟。比较模型计算结果与现场实测结果,得到了基坑分区开挖过程中围护结构侧向位移、横向支撑轴力,以及地表沉降的变化规律。研究结果表明:现场实测结果与数值模拟结果较为接近且均小于规范限值,数值模型能较好地反映基坑变形特性;随着开挖的进行,围护结构变形出现明显的“鼓肚”状,最大侧向位移点向基坑中段移动;支撑轴力前期发展较快,之后趋于平稳;邻近地表沉降呈现为凹槽状,基坑开挖影响范围约在40 m内。研究结果可为其他类似工程设计或施工决策提供参考。

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自重施加方式对高拱坝廊道结构应力及配筋的影响

陈琴, 龚亚琦, 祁勇峰, 颉志强

长江科学院院报. 2017, 34(12): 111-114. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20170408

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自重工况一般是高拱坝内廊道配筋设计的控制工况,由于高拱坝施工过程的特殊性及复杂性,有限元计算中自重有多种施加方式。结合工程实例,对高拱坝基础廊道结构进行三维有限元分析,比较不同自重施加方式对廊道结构应力及配筋的影响。研究结果表明:按整体自重考虑时,廊道结构应力及配筋面积明显偏小;全部按分缝自重考虑时,廊道结构应力及配筋面积明显大于按施工过程考虑自重的结果;为符合实际施工过程及结构承载规律,保证结构安全及经济合理,在拱坝结构的有限元计算中应按照施工过程考虑自重荷载。该研究成果对泄洪孔结构的应力分析也具有参考价值。

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页岩陶粒植生型多孔混凝土制备与植生试验研究

刘琦, 夏振尧, 刘大翔, 张伦, 姚小月, 许文年

长江科学院院报. 2017, 34(12): 115-121. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20160800

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为了研究页岩陶粒的颗粒级配对植生型多孔混凝土密度、抗压强度、空隙率以及内部空隙pH值的影响,设置2种页岩陶粒颗粒级配,测其堆积密度、表观密度、空隙率和吸水率等基本物理性质,对页岩陶粒进行植生型多孔混凝土的配合比设计计算。黄棕壤土中掺杂适量的粉煤灰、复合肥、FeSO₄和醋酸乙烯乳液制成改性土壤,改性土壤、腐殖质、蛭石粉末按2∶2∶1的比例加水调成流动度为210~240 mm的种植基质浆体,采用上置式和中置式2种种植构造进行植生试验。结果表明:12组植生型多孔混凝土的密度随颗粒级配和设计目标空隙率的变化在600~800 kg/m³之间变化,28 d龄期的混凝土抗压强度在5 MPa以上,内部空隙部位的pH值在11~12之间;配制的种植基质取得了良好的植生效果,在必要的养护和管理条件下,植物完全可以在2种种植构造中健康地生长。

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水电站厂房结构自振特性与止水优化分析

李玉婕, 赵世英, 罗荣

长江科学院院报. 2017, 34(12): 122-125. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20160802

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水电站地面式厂房发电机层以上的墙柱通常是受振动影响最大的部位,为了研究厂房上部结构的连接方式和止水布置位置对结构的受力特性的影响,以某电站厂房为例,采用ANSYS软件,建立厂房上部的墙柱结构有刚度较大的钢架连接和无钢架连接2种模型,分析其对结构自振的影响。基于设计推荐方案,研究止水结构对厂房受力特性的影响,分别在2个具有代表性的工况下进行论证分析。计算成果表明:将厂房上部结构用钢架连接成整体后,对结构的振动特性影响总体有利,但改善幅度不明显;止水位置对蜗壳部位的受力特性影响较为显著。上述研究成果可为水电站厂房的结构设计与止水受力优化提供有益参考。

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基于流程剖面的弹性工作流系统设计与实现

刘佩, 杨君, 宋蒲斌

长江科学院院报. 2017, 34(12): 126-129. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20170773

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工作流技术在办公自动化系统内得到了广泛的应用,却面临业务流程的多样性和易变性等应用难点。针对这一问题,发现办公自动化系统中的流程多样性和易变性的主要原因在于不同人员、不同部门之间的协作,而不是单个流程环节的变化。基于此,所研发的弹性工作流系统首先依据部门职能细粒度的区分与定义部门的原子职能、定义并实现与原子职能匹配的、不可再分的原子业务,形成流程剖面。业务流程的新建和更改等则依据流程剖面,将业务流程实现为原子业务的组合与拼接,支持原子业务之间的任意组合,并以此来满足部门间协作等带来的业务流程易变性等需求。该系统既保留了柔性工作流引擎的多变性,同时也具有传统刚性工作流引擎易用性的特点。

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河床地形实时在线监测系统开发及其应用

晏成明, 陈红, 吴严君, 张军

长江科学院院报. 2017, 34(12): 130-132. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20160960

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实时地形数据有利于河床演变分析和工程评估。基于超声波、4G无线传输、网络数据库等技术,研发了河床地形实时在线监测系统。为消除温度、盐度等因素对测量结果的影响,设计了超声波声速校核装置:利用固定校核面反射超声波信号,通过计时器获取超声波发射和反射信号时间间隔,从而反演超声波声速,实现对声速的实时校正。系统应用到姚江大闸下游河床地形监测,监测时段内河床地形淤积了0.041 m,对应时段内GPS-RTK测量结果为河床地形淤积了0.050 m,2种方法测量结果基本一致。实践应用结果表明本系统监测数据可靠,能用于地形实时监测中。

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基于独立覆盖流形法的CAD与CAE融合研究

苏海东, 陈积瞻, 颉志强, 祁勇峰

长江科学院院报. 2017, 34(12): 133-139. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20160710

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采用前期笔者提出的独立覆盖流形法,尝试CAD和CAE融合的新途径。以二维结构的线弹性静力分析为例,实现从CAD到CAE的无缝连接,以及CAE的完全自动化分析。在基于前期CAD几何的流形法研究基础上,给出NURBS曲线(CAD中的通用图形标准)与直线的切割算法,实现CAD几何模型在CAE建模和网格细化中的保形性;通过AutoCAD的DXF图形格式,将CAD中的结构形状、荷载及约束信息直接输出到CAE;基于矩形独立覆盖的自适应分析技术,实现结构静力分析的自动化计算;自动生成有限元网格用于计算结果后处理的图形输出。综合以上研究,用一个二维结构静力分析算例演示了从CAD几何建模和输出,到CAE的自动前处理、自动分析、自动后处理的完整过程,所有的人工操作仅限于CAD中,而CAE分析过程无需人工参与,就可以获得满足设定精度的计算结果。

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独立覆盖流形法的本质边界条件施加方法

苏海东, 颉志强

长江科学院院报. 2017, 34(12): 140-146. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20161345

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目前,数值流形方法、无网格法等新的数值计算方法存在本质边界条件不易严格施加的问题。针对笔者前期提出的独立覆盖流形法,通过一个悬臂梁的例子,系统地分析了本质边界条件施加问题。采用多项式覆盖函数,提出了改进边界覆盖函数和直接设定独立覆盖函数2种方法,不仅严格满足边界条件,而且能保证边界附近的近似函数逼近真实解。这2种方法避免了常用罚函数法中的罚数取值对计算结果和方程性态的影响问题,而且只需令部分自由度不参与计算就能实现,操作简单。通过设置覆盖函数来施加边界条件的方式可供其他新方法借鉴。

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独立覆盖误差分析的子模型法

苏海东, 袁笑晨, 龚亚琦

长江科学院院报. 2017, 34(12): 147-154. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20170128

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在应用独立覆盖流形法进行自适应分析的前期研究中,发现独立覆盖内部误差不易控制的问题,基于此,提出独立覆盖误差分析的子模型法。在单独的独立覆盖内进行覆盖函数的升阶操作,通过高、低阶之间的相对误差获得独立覆盖内部的逐点误差指标。详细介绍了子模型法的实施步骤,用重力坝算例验证了该方法能有效控制独立覆盖内部误差,不仅解决了目前存在的问题,还为将来实现逐点的误差控制打下基础。最后对独立覆盖流形法的收敛原理及误差控制方法进行了初步的理论分析和讨论。

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2017年, 第34卷, 第12期　
刊出日期：2017-12-01

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