流冰对输水明渠混凝土衬砌的撞击影响

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5.52×10-5 m;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0.5～1.0 m/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.

关键词：数值模拟;试验;流固耦合;流冰;明渠;撞击影响

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分类号：TV672(水利枢纽、水工建筑物)

资助基金：国家自然科学基金;甘肃省科技计划资助项目;甘肃省科技计划资助项目;甘肃省科技计划资助项目

在线出版日期：2022-02-18（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共10页

页码：163-172