摘要：在海洋水位变动环境下,氯离子在混凝土中的传输主要包括2种机制:浓度梯度产生的扩散和湿度梯度产生的毛细吸附。目前针对水位变动环境混凝土氯离子传输规律的研究,主要考虑扩散和水平向毛细吸附,忽视沿重力方向的竖向毛细吸附。为了研究其影响,利用自制的海洋潮汐循环模拟装置,设计了考虑和不考虑竖向毛细吸附的2种室内自然侵蚀试验。通过测定上述2组试验中氯离子浓度分布,确定混凝土氯离子浓度最高的区域,评估竖向毛细吸附对混凝土表面氯离子浓度C_(s)和氯离子扩散系数D_(a)的影响。结果表明:受竖向毛细吸附影响,混凝土中氯离子浓度最高的区域在最高水位以上0~50 mm段。竖向毛细吸附降低了水位变动区氯离子浓度,增加了最高水位以上区域的氯离子浓度。在水位变动区域,竖向毛细吸附使得混凝土表面离子浓度和氯离子扩散系数降低。在最高水位以上区域,竖向毛细吸附增大了混凝土表面氯离子浓度和氯离子扩散系数。基于Fick第二定律,建立了考虑竖向毛细吸附影响的混凝土氯离子传输经验模型,模型与试验数据吻合良好。

摘要：厚壁管道广泛应用于(超)深水油气输送和浅水管道止屈防护,但目前国际权威规范对其极限承载能力存在明显低估,其经济性和安全性受到了业界的高度关注。针对厚壁管道局部压溃的关键力学问题,首先推导向量式有限元(VFIFE)实体单元计算公式,建立考虑几何、材料和边界非线性的厚壁管道压溃行为分析模型。通过8组缩尺比厚壁管道压溃试验和DNV规范、ABAQUS模拟分析模型的准确性。开展径厚比、初始椭圆度和屈服强度的敏感性分析,量化DNV规范方法的计算误差,并基于VFIFE结果拟合得到更准确的厚壁管道压溃压力计算公式。研究结果表明:VFIFE常应变四面体单元模拟结果符合实际情况,可以为深水厚壁管道压溃行为分析提供一套新的分析策略,但应注意确定结构准静态加载允许的最大加载速率;在较高的外压载荷作用下,管道会发生局部压溃和动态屈曲传播,截面由椭圆形变化为内壁出现一定褶皱的“哑铃”形,应力分布的变化规律符合实体结构屈曲失稳的一般规律;DNV规范对于厚壁管道压溃压力的计算误差分别随径厚比减小、初始椭圆度减小和材料屈服强度增大而增大;厚壁管道压溃压力的修正公式同源数据拟合误差为-2.49%~1.72%,异源数据计算误差为-6.11%~1.70%,能够准确计算径厚比8~18、初始椭圆度为0.5%~3.0%和材料屈服强度为300~550 MPa的深水管道压溃压力。本文结果可用于指导海底厚壁管道设计和校核。

摘要：为合理考虑轻质墙板刚度对钢框架整体结构自振特性的影响,提出了一种对角弹簧斜撑简化模型。推导了对角弹簧刚度与墙板刚度贡献的换算关系;采用有限元精细分析方法,对比了墙板刚度简化模型和实体模型的分析结果,验证了简化模型的可靠性。利用对角弹簧斜撑简化方法考虑内嵌墙板刚度的影响,对内嵌轻质墙板的方钢管混凝土组合异形柱(SCFST柱)框架算例进行了结构自振特性分析,研究了墙板填充率、墙板布置对整体结构自振特性的影响。结果表明:考虑轻质墙板的刚度贡献,周期折减系数取值为0.85~1.00,设计中可按墙板填充率在该区间线性插值得到合理的周期折减系数。结构平动振型的周期折减主要与平动方向上的墙板填充率有关;扭转振型的周期折减不仅与墙板填充率有关,也受墙板布置的影响。

摘要：[目的]为探究落物二次撞击作用下水下防护设施的损伤特性,重点评估初始损伤、撞击位置、速度及质量对结构防护性能的影响。[方法]基于有限元方法建立水下防护设施数值模型,并通过落锚碰撞试验验证模型的准确性,进而系统分析二次撞击位置、速度及质量对撞击应力和等效塑性应变的影响规律。[结果]结果表明,二次撞击位置与初始损伤的距离越远,初始损伤的负面影响越小;当撞击速度和质量增大时,最大撞击应力与等效塑性应变显著增加,且初始损伤导致二次撞击等效塑性应变的最大增幅达60%,尤其在邻近损伤区域的影响更为显著。[结论]水下防护设施的二次撞击损伤由初始损伤位置与撞击参数的协同作用主导,工程设计中须优先考虑邻近损伤区域的多次撞击极端工况,以提升防护结构的可靠性。

摘要：为解决抽水蓄能电站侧式进/出水口扩散段体型优化时传统优化方法通常依据工程经验进行体型调整,导致进流与出流时的水力特性难以同时满足最优的问题,以扩散段体型参数为设计变量,以进/出流各水力指标作为优化目标,利用响应面法建立了两者之间的代理模型.利用带精英策略的非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)进行了多目标优化,得到最优体型.研究结果表明:采用NSGA-Ⅱ可以解决双向水流条件下各目标难以同时满足最优的问题.此外,只须在建立代理模型过程中进行计算流体动力学(CFD)计算,而优化时无须进行,有效提高了进/出水口体型的优化效率.

摘要：大清河流域由于兴建防洪工程,改变了原天然河道的洪水径流关系,使得用于大型水库防洪调度的入库洪水序列失去了一致性.本文以龙门水库的年洪峰序列、固定时段的年最大洪量序列(1日、3日和6日)为例,首先对此4个洪水序列采用水文变异诊断系统进行变异分析,识别非一致性洪水序列的变异点.并在2个分布组成的混合分布假设下,研究非一致性洪水序列的频率计算问题,用模拟退火算法对混合分布进行参数估计,并将混合分布给出的设计洪水与不考虑变异情况的设计洪水以及1985年水利部规划总院(WRHPDGI)审定的设计洪水进行了比较分析.结果表明,相比不考虑变异情况的设计洪水值,考虑变异情况下的不同设计标准的设计洪水值均有不同程度的减小,且变异的程度均较明显,说明大清河流域下垫面和人类活动的变化导致入库洪水减少的现象较明显,进行设计洪水的校核和修订很有必要.

摘要：从概率的观点出发,结合确定性矢量和安全系数方法,对设计基准期内随机地震条件下的重力坝岸坡坝段动力抗滑稳定性评估方法问题进行了初步探讨。首先,基于确定性动力时程分析法,得出坝段抗滑矢量和安全度时程曲线,评价一次确定性设计地震作用下的坝体稳定;然后,考虑基准期设计烈度下地震的随机性,进行坝体动力稳定的可靠度分析。通过Gram-Charlier级数拟合法和随机加权最大熵法,得到坝体动力稳定安全度时变曲线中最小值的概率分布函数及其动力可靠度;最后,结合确定性和概率性分析结果,综合评价设计基准期内地震作用下的坝体抗滑稳定性。工程实例分析结果表明,采用确定性与概率性结合的互补方法,能够进一步认识动力稳定分析中安全裕度的合理性评价问题,进而更加合理地评估整个设计基准期内重力坝的动力抗滑稳定性。

摘要：传统的洪水单变量频率分布形式不能反映在变化环境下洪水序列的真实分布情况,且不适合构建洪水多变量联合分布进行洪水特征的多变量联合分析。以大清河南支沙河上游王快水库入库年洪峰序列和年最大6日洪量序列为基本数据,基于各序列变异点诊断结果,运用混合分布法确定各序列的理论分布,并以此为边缘分布,采用Copula函数法构建其二维联合分布,对两变量重现期及特定条件下的洪峰和洪量条件频率进行了分析,计算了两变量联合分布设计值。结果表明,非一致性洪水单变量重现期介于二维联合重现期与二维同现重现期之间;当峰量具有较高相关性时,发生超过某一频率洪峰设计值的洪峰,会有较大可能发生超过同频率洪量设计值的洪量。基于两变量联合分布得到的洪峰、洪量设计值比单变量同频率法得到的设计值偏大,从工程设计角度偏于安全,对防洪控制是有利的。

摘要：针对现有碾压混凝土坝坝体渗控结构优化研究中常用的单目标、单参数的优化方法难以获得同时满足多个目标要求的渗控结构设计方案,无法充分考虑不同设计参数之间的关联性以及计算效率低的不足,提出了基于代理模型的碾压混凝土坝坝体渗控结构多目标优化方法.其主要包括:①建立以渗控结构设计参数为设计变量,以防渗层最大水力梯度、溢出点高程以及渗控结构造价为优化目标的碾压混凝土坝坝体渗控结构多目标优化数学模型;②提出基于多目标粒子群算法与代理模型的模型求解方法,其中多目标粒子群算法应用于快速求解Pareto解集,而代理模型应用于建立设计参数与优化目标之间的近似关系式,用以替代优化过程中求解耗时的渗流数值模型,从而提高求解效率,同时考虑不同设计参数之间的关联性.利用本文方法对某碾压混凝土坝坝体渗控结构进行多目标优化,并通过与传统方法进行对比验证了该方法的有效性与优越性.

摘要：现有针对河湖水系连通伴生风险分析的方法或不具备物理过程模拟,或缺乏对风险随机性的探讨。以沂沭河水系连通工程为例,在水力学模型的基础上,考虑连通河网不同河流洪峰相关性,创建随机水情条件下河湖水系连通伴生风险分析模型。通过1200组水情条件,对沂沭河水系上游进行洪水过程模拟,针对橡胶坝可能造成的洪峰叠加问题,提出不同洪水重现期下橡胶坝运行调度风险管控建议。结果表明:①50年一遇与100年一遇洪水重现期条件下,均呈现出橡胶坝坝址处水位风险极高(概率P>0.8),流速风险较低(P<0.3)的规律,且每当橡胶坝高度升高25%的设计坝高时,沂河与沭河坝前水位风险皆提高约70%,沭河坝址处流速风险降低约50%。②若在汛前塌坝下泄蓄水,人为洪峰的叠加会使沭河中下游河段产生极高风险。③通过划分水位、流速综合洪水风险安全域,洪水重现期50年一遇时,建议沂沭河橡胶坝在汛前调节至低于50%设计坝高,且控制沭河水深和流速分别在12 m和2.23 m/s以内,可以降低水位和流速风险至低风险(P<0.4);洪水重现期100年一遇时,需将橡胶坝调至25%设计坝高以下,或者汛前尽早缓慢塌坝下泄蓄水,才能有效降低沂沭河水系防洪压力。