装配式钢闸板组合防洪墙研究

装配式钢闸板组合防洪墙研究

论文题目: 装配式钢闸板组合防洪墙研究

论文类型: 博士论文

论文专业: 水力学及河流动力学

作者: 刘加海

导师: 杨永全

关键词: 装配式钢闸板,组合防洪墙,波浪数值模拟,工作性能试验分析,动力响应分析

文献来源: 四川大学

发表年度: 2005

论文摘要: 无论是在国内还是在国外,洪水灾害都是位居各种自然灾害之首。美国1970年统计了九种自然灾害的损失,其中洪灾占总损失的1/3;另据联合国统计,全世界的自然灾害中洪水灾害占45%,也是洪水灾害规模最大,是自然灾害中的最大灾星。而且,自然灾害造成的损失呈不断上升趋势,因此联合国于1987年通过了开展“国际减灾十年”活动的决议。我国自古以来就是水患大国,历代有“治水治天下”之说,洪水灾害约占自然灾害的40%。按照国内七大江河考虑,约有1/2的人口和70%的资产集中在洪泛区内,一旦洪水破堤泛滥,损失必然惨重。例如,1991年的江淮洪水就给江苏、安徽两省带来直接经济损失达484亿元之巨,已接近长江三峡工程总投资额501亿元,至于间接损失和社会影响更是无法计算。1994年、1995年、1998年、2003年,华南、华中、东北一代频繁发生洪水灾害,水患年复一年。新中国成立以来,党和政府非常重视防洪减灾工作,已兴建水库8.4万座,总库容达到4600亿m~3,主要江河开辟了行蓄洪区100多处,可分蓄洪水约1200亿m~3,并修建水闸2.6万座和新修加固堤防21万km,初步形成了防洪体系,并发挥了防洪作用。但是,随着近年来我国经济和建设的迅速发展,人水争地日益严重,以致洪灾发生的频率和造成损失的严重程度都有不断加大的趋势。我国最直接、最基本的防洪措施是修筑堤防,堤防的影响面最广,但问题也最多,洪灾也多来自堤防的溃决。 城市人口密集,财富集中,是一个国家或地区的经济、科技、文化或政治

论文目录:

1 综述

1.1 研究目的与意义

1.1.1 洪水

1.1.2 洪涝灾害造成的损失

1.1.3 研究的意义

1.2 国内外研究现状

1.2.1 我国的城市防洪实例

1.2.2 流固相互作用国内外研究概况

1.3 本文的主要研究内容

2 城市防洪

2.1 概述

2.1.1 城市防洪发展史略

2.1.2 城市防洪特点

2.1.3 城市洪灾

2.1.4 城市防洪现状

2.1.5 城市防洪措施

2.1.6 综合防汛措施

2.2 城市防洪体系

2.3 江河沿岸城市防洪总体要求

2.4 城市河流及涉河工程景观要求

2.4.1 如何认识城市河流景观

2.4.2 国外水景观规划

2.4.3 城市河流及涉河工程景观规划原则

2.4.4 城市河流景观的构成

2.4.5 城市河流及涉河工程景观效果分析

2.4.6 城市河流及涉河工程景观设计的内容与要求

2.4.7 城市滨水区的景观建设

2.5 本章小结

3 装配式钢闸板组合防洪墙总体方案研究

3.1 哈尔滨市城市防洪总体方案

3.2 公园段堤防工程现状与防洪要求

3.3 公园段堤防工程景观要求

3.4 总体方案论证

3.5 结论及需要进一步研究的问题

4 流固耦合分析计算的理论基础

4.1 流固耦合系统分析

4.1.1 流固耦合系统边界条件

4.1.2 流固耦合系统基本理论及有限元方程

4.1.3 流固耦合迭代分析方法

4.2 流体域数值模拟方法

4.2.1 VOF方法及K~E紊流数学模型

4.2.2 数值求解算法

4.2.3 FLUENT软件概述

4.3 固体域数值模拟方法

4.3.1 结构动力计算有限元方程

4.3.2 结构动力计算ANSYS有限元程序简介

4.3.3 微分方程的求解

5 波浪荷载的数值模拟

5.1 计算模型及基本数据

5.2 波浪数值模拟

5.2.1 推板造波理论概述

5.2.2 波浪生成数值模拟

5.3 波浪荷载的计算与分析

5.3.1 悬臂钢闸板波浪荷载计算模型及其简化

5.3.2 2.6米高钢闸板的波浪荷载计算

5.3.3 2.0米高钢闸板的波浪荷载计算

5.4 本章小结

5.4.1 数值造波小结

5.4.2 波浪荷载计算小结

6 悬臂式钢闸板的动力响应分析

6.1 钢闸板结构计算模型及其基本参数

6.2 动力分析的基本方法

6.2.1 概述

6.2.2 运动方程的建立

6.2.3 单元质量矩阵

6.2.4 单元阻尼矩阵

6.2.5 运动方程的求解

6.3 建模与网格划分

6.3.1 模型建立过程及单元类型选取

6.3.2 网格划分

6.3.3 边界条件的处理

6.4 模态分析

6.4.1 附连水质量的影响

6.4.2 2.0米高钢闸板的湿模态分析结果

6.4.3 2.6米高钢闸板的湿模态分析结果

6.4.4 计算结果综合分析

6.5 静载计算

6.5.1 板壳模型与实体模型比较、

6.5.2 高2.0米钢闸板在百年一遇洪水作用下的计算结果

6.6 动力响应计算分析

6.6.1 高2.6米钢闸板各特征点的动态响应计算

6.6.2 高2.0米钢闸板各特征点的动态响应计算

6.7 本章小结

7 钢闸板工作性能试验及实用性检验

7.1 钢闸板工作性能试验分析

7.1.1 试验综述

7.1.2 钢闸板工作性能试验结果

7.2 现场装配试验

7.2.1 总体布置与规格特性

7.2.2 调度运用分析研究

7.2.3 调运与安装

7.3 本章小结

7.3.1 工作性能试验小结

7.3.2 装配试验小结

7.3.3 数值分析与试验结果对比

8 结论

参考文献

作者简介及在读期间的科研成果

声明

致谢

发布时间: 2005-10-08

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