非恒定流条件下X型排使用寿命研究

发布时间：2020-10-10 04:40

　　 X型排是航道整治工程中软体排护滩建筑物的一种。这种结构在航道整治的应用中主要是利用其隔离和反滤功能,进行河床的护底和固滩,防止水流直接冲刷河床滩体和因水流渗透作用而造成河床滩体的局部变形,对河段中已存在的较为高大完整的洲滩守护利用,以防止航道条件向不利方向转化。X型排不可替代的作用使得其在航道整治工程中得到广泛应用。在航道整治工程建设与维护过程中,航道部门积累了大量的观测资料和研究成果,但仍然存在一些技术难题亟需突破,而航道整治建筑物使用寿命的预测便是难题之一。基于此,本文开展了航道整治建筑物中X型排使用寿命问题的研究工作。本文研究通过资料收集、广泛调研、理论分析及水槽概化模型试验等手段,基于X型排的时变功能函数进行其使用寿命的预测研究。主要得到以下几方面的成果:(1)基于随机水文学理论,结合数理统计方法,提出了一种新的非恒定流过程的提取方法。通过该方法,找到了一个体现了流量大小、变率特征的指标来描述非恒定流过程。(2)由X型排抗滑稳定性分析,结合可靠度理论,建立了X型排使用寿命预测模型。(3)X型排系结条受力情况较为复杂,块与块之间相互作用、滩体形态的变化、非恒定流量特征都使系结条拉力随时间的变化出现较大的随机性。拉力-时间曲线按变化趋势可分为持续紧绷型、持续松弛型和反复变化型。X型排系结条最大可变拉力中大值的出现区域:平直段滩槽与滩头陡坡坡顶附近区域。(4)滩体特征对附近水流流速和系结条拉力分布规律影响显著。对流速的影响:滩槽交界位置陡坡坡度越大,壅水效果越明显,壅水过后的落水现象也越明显。这一现象表现为陡坡坡度越大,流速最大值更大,最大值的分布区域更广。对系结条拉力:滩体相同位置的滩槽陡坡坡度越大,其X型排系结条在流量过程中可能受到的拉力最大可变拉力值越大。(5)确定了X型排失效临界拉力的计算方法,并结合软体排时变可靠度模型,提出了X型排在不同流量过程、不同滩体的条件下基于规定的失效指标的使用寿命预测方法。
【学位单位】：重庆交通大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：U617.9
【部分图文】：

示意图,随机波动,序列,示意图

图 3.3-6 日均流量过程线中线示意图2) 第 t 年的年波动序列tB 提取a.记中线tML 与日均流量过程线tL 交点为t ,iJ ( i = 1, 2,…, m)，取t ,iJ 与t , i1J+量过程线上的极值点t ,iP （ 1, 2,ti = …, k，tk 表示第 t 年所具有的极值点数）。b.由t ,iJ 、t ,iP 、t , i1J+构成的三角形称为日均流量过线的一个波动，波动上量序列为t ,iB ，第 t 年的所有的,1 ,2 ,, ,t t t iB B , B（ 1, 2,ti = …, k）组成该年的列tB 。图 3.3-6 中展示的是连续的两个波动t ,iB 、t , i1B+。0 50 100 150 200 250 300 350 4001000020000300004000050000原过程线中线量流m(3s)/时间 (d)

循环水系统,流量控制系统,尾门,受拉

拉力的分布规律并提出计算方法。为此，需进行概化水槽模型试系结条所受拉力的相关物理数据（水流流速、水位，系结条所试验中不同工况下滩体附近水流的流速、水位和系结条所受拉定系结条最大拉力与其各影响因素之间的联系，结合理论推导最大可变拉力的计算公式。设计验条件槽及循环水系统排概化模型试验的在 30m 长、2m 宽、1m 高的矩形玻璃水槽试水槽试验系统位于国家内河航道整治工程技术研究中心的航道括流量控制系统和循环水系统。流量控制系统最大可产生近 0.槽尾部有一翻板式尾门，通过尾门与及电磁流量控制系统配合流过程的施放。循环水系统由蓄水库和水槽两部分组成。蓄水

超声波水位仪,自动跟踪系统

第四章水槽概化模型试验设计.1.2水位和流量测量水位测量采用的同步自动测量系统，是由西南水运科学研究所研发。系声测距原理、结合先进的传感技术和电子技术，同步采集、记录不同测数据。并能实时精确的将数据反馈到用户界面，使观测人员能够及时地的水位变化情况。(见图 4.2-2)。进口流量由 DCMS 流量控制系统控制，清华大学和北京尚水信息技术公司联合研制(见图 4.2-3)。

【参考文献】