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水-热-力耦合作用下寒区弧底梯形渠道结构优化设计
1
作者
王正中
孙涛
+3 位作者
郑艾磊
刘铨鸿
康凯
陆立国
《中南大学学报（自然科学版）》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2023年第5期1916-1929,共14页
为合理优化设计寒区弧底梯形渠道的形体结构,基于冻土水热力三场耦合及冻土-衬砌相互作用的渠道冻胀数值模型,结合分层序列法将渠道断面水力参数最优解集作为变量空间,以衬砌结构的强度、刚度及几何构造为约束条件,以衬砌适应冻胀变形...
为合理优化设计寒区弧底梯形渠道的形体结构,基于冻土水热力三场耦合及冻土-衬砌相互作用的渠道冻胀数值模型,结合分层序列法将渠道断面水力参数最优解集作为变量空间,以衬砌结构的强度、刚度及几何构造为约束条件,以衬砌适应冻胀变形能力为目标函数,建立寒区弧底梯形渠道水力-抗冻胀双优数学模型。随后对寒区各类典型渠道工程进行双优结构标准化设计,得到弧底梯形渠道在不同负温、地下水埋深、土质、断面规模下的双优边坡系数、实佳比及衬砌厚度的标准参数,供工程设计参考。研究结果表明:双优结构尺寸参数均随地下水埋深的增大而减小、随基土冻胀率的增大而增大、随冬季负温的降低而增大、随断面规模的增大而增大。以新疆某渠道工程为例,优化后的断面实佳比为1.02,较原设计值增大1.8%;最大法向冻胀量为2.52 cm,较原设计值增大20.0%;最大拉应力为0.95 MPa,较原设计值减小60.4%;衬砌整体柔度为305.47 cm/MPa,较原设计值增大42.3%,水力性能及抗冻胀性能均达到最优。
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关键词
冻土
水
-
热
-
力耦合
冻土
-
衬砌相互作用
弧底梯形渠道
水力-抗冻胀双优
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职称材料
题名
水-热-力耦合作用下寒区弧底梯形渠道结构优化设计
1
作者
王正中
孙涛
郑艾磊
刘铨鸿
康凯
陆立国
机构
西北农林科技大学旱区寒区水工程安全研究中心
西北农林科技大学旱区农业水土工程教育部重点实验室
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
宁夏回族自治区水利科学研究院
出处
《中南大学学报（自然科学版）》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2023年第5期1916-1929,共14页
基金
国家重点研发计划项目(2017YFC0405102)
国家自然科学基金资助项目(U2003108,51279168)
冻土工程国家重点实验室开放基金资助项目(SKLFSE201801)。
文摘
为合理优化设计寒区弧底梯形渠道的形体结构,基于冻土水热力三场耦合及冻土-衬砌相互作用的渠道冻胀数值模型,结合分层序列法将渠道断面水力参数最优解集作为变量空间,以衬砌结构的强度、刚度及几何构造为约束条件,以衬砌适应冻胀变形能力为目标函数,建立寒区弧底梯形渠道水力-抗冻胀双优数学模型。随后对寒区各类典型渠道工程进行双优结构标准化设计,得到弧底梯形渠道在不同负温、地下水埋深、土质、断面规模下的双优边坡系数、实佳比及衬砌厚度的标准参数,供工程设计参考。研究结果表明:双优结构尺寸参数均随地下水埋深的增大而减小、随基土冻胀率的增大而增大、随冬季负温的降低而增大、随断面规模的增大而增大。以新疆某渠道工程为例,优化后的断面实佳比为1.02,较原设计值增大1.8%;最大法向冻胀量为2.52 cm,较原设计值增大20.0%;最大拉应力为0.95 MPa,较原设计值减小60.4%;衬砌整体柔度为305.47 cm/MPa,较原设计值增大42.3%,水力性能及抗冻胀性能均达到最优。
关键词
冻土
水
-
热
-
力耦合
冻土
-
衬砌相互作用
弧底梯形渠道
水力-抗冻胀双优
Keywords
frozen soil
thermal
-
moisture
-
mechanical coupling
interaction between frozen soil and lining
trapezoidal canal with arc
-
bottom
hydraulic and anti
-
frost heave bi
-
objective optimization
分类号
TV68 [水利工程—水利水电工程]
S277 [农业科学—农业水土工程]
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职称材料
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作者
出处
发文年
被引量
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1
水-热-力耦合作用下寒区弧底梯形渠道结构优化设计
王正中
孙涛
郑艾磊
刘铨鸿
康凯
陆立国
《中南大学学报（自然科学版）》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2023
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