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水资源与水工程学报 2023年第1期34卷 152-158页

作者：肖旻熊志豪王正中吴浪崔浩杨晓松江西科技师范大学建筑工程学院江西南昌330013 西北农林科技大学旱区寒区水工程安全研究中心陕西杨凌712100 中国科学院西北生态环境资源研究院冻土工程国家重点实验室甘肃兰州730000 塔里木大学水利与建筑工程学院新疆阿拉尔843300

针对开放系统下的寒区梯形渠道,考虑衬砌各点地下水补给条件的横向差异提出非线性分布法向冻胀力的计算方法,通过引入冻土与衬砌接触界面切向相互作用的Winkler假设导出非线性分布切向冻结力的计算方法,进而构建接触面法-切向应力非线... 详细信息

针对开放系统下的寒区梯形渠道,考虑衬砌各点地下水补给条件的横向差异提出非线性分布法向冻胀力的计算方法,通过引入冻土与衬砌接触界面切向相互作用的Winkler假设导出非线性分布切向冻结力的计算方法,进而构建接触面法-切向应力非线性分布的梯形渠道冻胀力学模型。以塔里木灌区某梯形渠道为例,分析了不同地下水埋深w对各截面弯矩的影响规律。结果表明:地下水埋深越浅,则衬砌板截面弯矩分布的不均匀性越强,最大弯矩的量值迅速呈非线性增大,坡板危险截面位置约在距坡脚30%~42%坡板长处,底板危险截面在渠底中部附近,与调查结果相符。同时分析了顶盖板约束下不同接触面切向刚度(k_(p))对各截面切向位移及切向冻结力分布的影响规律。结果表明:切向位移及切向冻结力均自坡顶向坡脚处逐渐增大,在坡顶处为零,在坡脚处达到最大值。k_(p)较小时,截面切向位移及切向冻结力趋于线性分布;随着k_(p)的增大,两者逐渐偏离线性分布,且k_(p)越大两者非线性分布越明显。研究结果可为寒区梯形衬砌渠道抗冻设计提供参考。

关键词：梯形渠道冻土冻胀力学模型 Winkler假设非线性分布

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CAD/CAE技术在钢闸门数字化设计中的实践

CAD/CAE技术在钢闸门数字化设计中的实践

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水工金属结构 BIM 技术应用与发展学术交流会

作者：王文武王正中翟超赵春龙西北农林科技大学旱区寒区水工程安全研究中心陕西杨凌712100 中国电建集团西北勘测设计研究院有限公司西安 710065

为解决钢闸门传统设计工作中存在的设计理论依据不完善，设计任务量大、效率低，设计与数字化工程建设需求相脱节等问题，本文结合CAD/CAE技术与优化设计理念，深入探索了钢闸门数字化设计的新思路，形成了一套适用于钢闸门设计的完整... 详细信息

为解决钢闸门传统设计工作中存在的设计理论依据不完善，设计任务量大、效率低，设计与数字化工程建设需求相脱节等问题，本文结合CAD/CAE技术与优化设计理念，深入探索了钢闸门数字化设计的新思路，形成了一套适用于钢闸门设计的完整结构体系，并对关键的技术应用做了详细的阐述。在已有模版成果的基础上，高效的完成了某一工程大型平面钢闸门的设计工作，兼顾了其结构的安全性与经济性，并取得了良好经济效益。通过该项工作，弥补了钢闸门传统设计中存在的问题，对于降低工程投资、提高产品质量、提升钢闸门设计水平的意义重大，同时为今后钢闸门走向智能化设计提供参考。

关键词：钢闸门数字化设计 CAD/CAE技术 BIM

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基于Catia平台的水电工程金属结构BIM技术研究与应用

基于Catia平台的水电工程金属结构BIM技术研究与应用

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水工金属结构 BIM 技术应用与发展学术交流会

作者：赵春龙王正中朱增兵廖永平李岗邹今春中国电建集团西北勘测设计研究院有限公司西安 710065 西北农林科技大学旱区寒区水工程安全研究中心陕西杨凌 712100

水电水利工程中金属结构设备分散且多样，工程参与主体和信息量较多，可借助BIM技术实现设备在各阶段、多地点的高效信息数据管理。本文阐述了基于catia平台下进行金属结构BIM技术的相关探索研究和应用，结合实际工程，分析了设备资源... 详细信息

水电水利工程中金属结构设备分散且多样，工程参与主体和信息量较多，可借助BIM技术实现设备在各阶段、多地点的高效信息数据管理。本文阐述了基于catia平台下进行金属结构BIM技术的相关探索研究和应用，结合实际工程，分析了设备资源库建设，软件二次开发、工程图表达方式、数字化移交和BIM深化应用。从设计制造、安装运维全过程角度进行了总结和展望，试图探索金结设备管理新模式。

关键词：金属结构 BIM技术 catia平台二次开发数字化移交

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北疆白砂岩与泥岩的土水特征曲线及渗透曲线实验研究

北疆白砂岩与泥岩的土水特征曲线及渗透曲线实验研究

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第29届土工测试学术研讨会

作者：谭志翔王正中葛建锐江浩源刘铨鸿孟晓栋西北农林科技大学旱区寒区水工程安全研究中心旱区农业水土工程教育部重点实验室陕西杨凌 712100 西北农林科技大学旱区寒区水工程安全研究中心旱区农业水土工程教育部重点实验室陕西杨凌 712100 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所冻土工程国家重点实验室甘肃兰州 730000

中国北疆地区大型渠道基土多为白砂岩和泥岩，其水力特性决定着渠道结构病害的形成与发育。为此以新疆阿勒泰北屯灌区的白砂岩、泥岩为研究对象，测试其物理力学和抗渗各项指标;根据非饱和土理论，采用滤纸法得到其土水特征曲线，并基于... 详细信息

中国北疆地区大型渠道基土多为白砂岩和泥岩，其水力特性决定着渠道结构病害的形成与发育。为此以新疆阿勒泰北屯灌区的白砂岩、泥岩为研究对象，测试其物理力学和抗渗各项指标;根据非饱和土理论，采用滤纸法得到其土水特征曲线，并基于Gardner模型、Van Genuchten模型和Fredlund&Xing模型对土水特征曲线进行参数拟合并分析其持水特性;结合其土水特征曲线进一步采用Childs&Collis-Geroge模型研究了其非饱和渗透曲线。试验结果表明：白砂岩、泥岩具有膨胀性且为低渗透性土体。白砂岩抗剪强度高、压缩性低。白砂岩、泥岩土水特征曲线拟合效果最好的分别是GA模型、VG模型，泥岩较白砂岩的持水性能更好。相对渗透系数随基质吸力增加而急剧降低，一定基质吸力范围内两者在双对数坐标系中呈直线型曲线。

关键词：白砂岩与泥岩土水特征曲线滤纸法基质吸力渗透系数

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基于夹杂理论的冻土本构模型探索

基于夹杂理论的冻土本构模型探索

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第十一届全国土力学及岩土工程学术会议

作者：刘计良王正中陈立杰杨晓松西北农林科技大学水工程安全与病害防治研究中心陕西杨凌 712100 西北农林科技大学水工程安全与病害防治研究中心陕西杨凌 712100 中国科学院冻土工程国家重点实验室兰州 730000

总结了冻土本构模型的研究现状，提出了开展冻土本构模型研究的一个新方法，即将冻土视为非线性横观各向同性材料，应用复合材料细观力学中的夹杂理论发展冻土的本构模型，并简述了该理论。重点介绍用夹杂理论建立冻土最简单的弹性本构... 详细信息

总结了冻土本构模型的研究现状，提出了开展冻土本构模型研究的一个新方法，即将冻土视为非线性横观各向同性材料，应用复合材料细观力学中的夹杂理论发展冻土的本构模型，并简述了该理论。重点介绍用夹杂理论建立冻土最简单的弹性本构关系，将冻土弹性本构模型表征为含冰率的函数。指出对冻土本构模型的研究应着眼于细观，综合应用复合材料细观力学，有限元数值计算和试验手段建立冻土本构模型，为寒区工程建设提供理论依据。

关键词：冻土本构模型夹杂理论细观力学

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考虑预制混凝土“设缝”作用的梯形渠道冻胀机制影响研究

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水资源与水工程学报 2024年第1期35卷 170-176页

作者：王春霞葛建锐王正中江浩源张亚新郑健肖旻临夏回族自治州水利科学研究院甘肃临夏731100 兰州理工大学能源与动力工程学院甘肃兰州730050 西北农林科技大学旱区寒区水工程安全研究中心陕西杨凌712100 中国科学院西北生态环境资源研究院冻土工程国家重点实验室甘肃兰州730000 江西科技师范大学土木工程学院江西南昌330038

寒区衬砌渠道输水能力下降主要是由常年冻融作用下衬砌结构发生冻胀破坏所致,针对渠道衬砌结构冻胀破坏问题提出渠坡板纵向设缝的抗冻措施与数值分析方法。本文通过将渠道衬砌板与冻土视为整体处理的方法构建混凝土衬砌渠道热力耦合冻... 详细信息

寒区衬砌渠道输水能力下降主要是由常年冻融作用下衬砌结构发生冻胀破坏所致,针对渠道衬砌结构冻胀破坏问题提出渠坡板纵向设缝的抗冻措施与数值分析方法。本文通过将渠道衬砌板与冻土视为整体处理的方法构建混凝土衬砌渠道热力耦合冻胀模型,以甘肃省景泰灌区某混凝土衬砌渠道为研究对象,考虑不同设缝措施与纵缝填充的接触本构对3种工况进行抗冻影响因素分析。结果表明:渠底深部基本不受渠道整体几何边界的影响,但渠道边界尺寸和基土热流分布均对基土上部温度场变化具有显著影响。渠道阴坡、渠底和阳坡最大冻深分别为86.3、67.5、58.2 cm。通过合理设缝措施可使渠道阴坡法向冻胀力降低40.7%、底板冻胀量减小63.5%、切向冻胀力降低43.8%,使渠道断面冻胀分布趋于均匀,且模型分析与实测结果相符,表明本文构建模型的合理性。研究结果可为长距离输水渠道数值计算提供理论依据。

关键词：热力耦合冻胀衬砌结构设缝预制混凝土梯形渠道

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高寒区输水渠道渠基蓄热增温防冻胀技术原型试验

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水利与建筑工程学报 2022年第5期20卷 9-16页

作者：江浩源王正中孟晓栋王羿谭志翔葛建锐西北农林科技大学旱区寒区水工程安全研究中心陕西杨凌712100 西北农林科技大学旱区农业水土工程教育部重点实验室陕西杨凌712100 中国科学院西北生态环境资源研究院冻土工程国家重点实验室甘肃兰州730000 南京水利科学研究院岩土工程研究所江苏南京210024

冬季输水渠道衬砌板在基土冻胀和冰压力双重作用下,在行水位及其上部易发生开裂、折断等破坏,目前还未有利用太阳能或风能等绿色能源进行渠基主动、低碳增温的防冻胀技术。为此,研发了由抛物面聚光槽、集热管、太阳追踪器、散热通道、... 详细信息

冬季输水渠道衬砌板在基土冻胀和冰压力双重作用下,在行水位及其上部易发生开裂、折断等破坏,目前还未有利用太阳能或风能等绿色能源进行渠基主动、低碳增温的防冻胀技术。为此,研发了由抛物面聚光槽、集热管、太阳追踪器、散热通道、碎石槽蓄热体与散热空气循环风机组成的渠基风光能蓄热增温系统,其散热通道采用紧贴渠坡衬砌布置和碎石槽底部布置两种形式。通过北疆某渠道工程的现场安装与温度监测,分析了该技术的增温效果与适用性。结果表明:渠基风光能蓄热增温系统可有效提升土温,削减冻深,具有良好的工程防冻胀应用效果,可为寒区渠道冬季输水以及渠道升级改造提供技术支撑。

关键词：高寒区渠道冬季输水蓄热增温风光能利用防冻胀原型试验

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基于夹杂体本构理论的混凝土渠道冻胀模拟

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路基工程 2011年第5期 7-10页

作者：陈立杰王正中蔡雪雁中国农业科学院农产品加工研究所后勤基建中心北京100193 西北农林科技大学水工程安全与病害防治研究中心陕西杨凌712100

研究独立参数少且能够满足生产实际的冻土本构模型,对科学指导寒区混凝土衬砌渠道的建设非常必要。在冻土属横观各向同性材料的基础上,基于复合材料夹杂理论提出一种新型冻土本构模型,将冻土分别视为各向同性、横观各向同性线弹性材料,... 详细信息

研究独立参数少且能够满足生产实际的冻土本构模型,对科学指导寒区混凝土衬砌渠道的建设非常必要。在冻土属横观各向同性材料的基础上,基于复合材料夹杂理论提出一种新型冻土本构模型,将冻土分别视为各向同性、横观各向同性线弹性材料,把渠基冻土和渠道衬砌作为一个整体结构,应用有限元通用软件ADINA,对甘肃靖会梯形混凝土衬砌渠道冻胀进行热应力耦合数值模拟,计算渠道冻胀的温度场、应力场和变形场,研究衬砌板冻胀受力和变形规律,并对结果进行对比分析。结果表明,该模型能较好地反映梯形混凝土衬砌渠道的冻胀机理和冻胀温度场、应力场及变形场的基本规律,与实测成果吻合较好。

关键词：冻土夹杂理论横观各向同性材料衬砌渠道冻胀数值模拟

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渗漏点高度对寒区加高渠道不协调变形的影响

渗漏点高度对寒区加高渠道不协调变形的影响

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第八届中国水利水电岩土力学与工程学术讨论会暨第九届全国岩土工程物理模拟学术研讨会

作者：郭万里蔡正银王羿黄英豪张晨土石坝破坏机理与防控技术水利部重点实验室江苏南京 210024 南京水利科学研究院岩土工程研究所江苏南京 210024 西北农林科技大学旱区寒区水工程安全研究中心陕西杨凌 712100 南京水利科学研究院岩土工程研究所江苏南京 210024

寒区渠道由于水位和温度的周期性变化，渠基土经历"湿干冻融"循环作用，这将加剧加高渠道的不协调变形。因此，以北疆输水渠道加高改造工程为例，结合有限元计算结果分析了不同渗漏点高度对渠坡不协调变形的影响，主要结论如... 详细信息

寒区渠道由于水位和温度的周期性变化，渠基土经历"湿干冻融"循环作用，这将加剧加高渠道的不协调变形。因此，以北疆输水渠道加高改造工程为例，结合有限元计算结果分析了不同渗漏点高度对渠坡不协调变形的影响，主要结论如下：①渠坡不协调变形最显著的时间点出现在"冻"的阶段，但是并非出现在温度最低点，而是出现在温度由最低温度开始向上回升时;②当渗漏点在渠坡中点附近时，加高层引起的渠坡不协调变形最显著，渠坡与衬砌之间的漏空变形最大，且随着"湿干冻融"循环次数的增大而增大，并有逐渐趋于稳定的趋势;③渗漏点高于渠坡中点时，虽然渠坡冻胀变形增大，但是不协调变形引起的渠坡与衬砌之间的漏空变形反倒降低。渗漏点低于渠坡中点时，渠坡冻胀变形和不协调变形都较低。可见，渠坡冻胀量大并不一定意味着加高渠坡不协调变形大，渗漏点位置较低时，冻胀量越小且加高渠道的不协调变形也最小，是一种最理想的工况。

关键词：加高渠道不协调变形湿干冻融渗漏寒区

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