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Position: Home > Articles > 流冰对输水明渠混凝土衬砌的撞击影响 Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering 2021 (21) 163-172

流冰对输水明渠混凝土衬砌的撞击影响

作  者:
贡力;贾治元;李义强;杜强业;张娇艳
单  位:
兰州交通大学土木工程学院
关键词:
数值模拟;试验;流固耦合;流冰;明渠;撞击影响;
摘  要:
为研究西北寒冷地区长距离输水工程中流冰对输水明渠的撞击影响,该研究运用LS-DYNA软件模拟不同工况下流冰与输水明渠碰撞挤压过程,并通过室内模型试验进行相应验证,探求水-空气耦合介质中流冰碰撞输水明渠的破坏规律。结果表明:流冰速度对明渠衬砌撞击的最大等效应力与X方向最大位移呈现出近似的Pseudo-Voigt函数峰值曲线关系。流冰压缩强度对明渠衬砌撞击的最大等效应力与X方向最大位移呈现出近似的线性关系。综合分析所模拟的不同组合工况可以看出,对明渠衬砌撞击影响明显的组合区间是流冰压缩强度为1.825~3.199 MPa、流冰速度为3.5~4.5 m/s时的组合情况,其等效应力值为4.3~16.8 MPa、X方向最大位移值为2.59×10-5~5.52×10-5 m;对明渠衬砌撞击影响最大的双因素组合是流冰压缩强度为3.059 MPa、流冰速度为4.0 m/s的组合情况,其等效应力值为16.8 MPa、X方向最大位移值为5.52×10-5m;对明渠衬砌撞击影响较为不明显的组合区间是流冰速度为0.5~1.0m/s、压缩强度为1.825~2.375 MPa时的组合情况,其等效应力为0.7~2.8 MPa、X方向最大位移为0.24×10-5~0.52×10-5 m。同时,模拟值与试验结果基本吻合,表明所采用的数值模拟仿真模型准确可靠,其结果可为寒冷地区冬季输水工程安全运营提供帮助。

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