复杂地质条件下大型箱型倒虹吸动力响应研究
倒虹吸工程设计分析与探讨
倒虹吸工程设计分析与探讨近年来，倒虹吸工程因其施工方便、节约劳动力等优点而被广泛应用于山区和黄土高原地区的输水工程中。
倒虹吸是渠系建筑物中的一种交叉建筑物，当渠道与河流、谷地、道路、山沟以及其它渠道相交时，为连接渠道而设置的压力管道。
倒虹吸工程管道顶部在冰冻层以下，防冻性能好，工程不易损坏，基于此，本文主要对倒虹吸工程设计进行分析探讨。
标签：倒虹吸；工程设计1、前言我国农田水利建设中，修建了大量的倒虹吸管，对建设旱涝保收、高产稳定农田及供应城市工业和生活用水都起到关键性的作用。
进行工程设计时，从整个设计流程来说，需要保证计算的准确性和合理性，才可以使得工程设计产品达到最理想的效果。
2、工程概况西北某倒虹吸工程设计管道长度达2500m，最大工作水头达300m，管径达0.8m，属于大型倒虹吸工程。
由于原工程已不能满足安装使用要求，因此需重建倒虹吸。
工程建成后，可增加灌溉面积达453.3hm2，不仅能有效改善农业缺水的局面，还可充分发挥灌区提高农业产量的作用。
3、倒虹吸工程设计3.1工程布置分析西北某倒虹吸工程布置时应考虑以下要点：①倒虹吸管径大，管线长达2500m，占地面积大。
为减少占用耕地，降低征地费用，选在原管线上重建。
②倒虹吸管线总体布置应根据地形、地势在管线轴向应为一直线，以减少管线长度，在竖向应为折线，局部做填挖处理。
③倒虹吸管道在谷底要跨越现代河床和公路，现阶段河床水流较小，宽约2m，河流纵向坡降为2%，管道布置应考虑河流的洪峰流量和公路车辆情况，原设计中采用支墩的跨越方式，历经40年未发生过特殊情况，应继续采用此跨越形式，并设计支墩基础防冲刷。
通过分析当地地形，了解原工程的使用及管理情况，综合考察各种因素，重建工程管道仍布置在原管线上，经过村庄，横跨沟底公路，自沟右岸向左岸供水，倒虹吸跨越段呈不对称V型，两岸地形坡度25°～35°，局部较陡，可达45°。
3.2管材选择西北某倒虹吸工程具有计算水头高、管线长的特点，其最大工作压力可达3.0MPa，属国内罕见。
倒虹吸非线性有限元分析
倒虹吸非线性有限元分析
牛津
【期刊名称】《云南水力发电》
【年(卷),期】2024(40)5
【摘要】结合南水北调中线工程河南段某大型倒虹吸结构,运用有限元软件ANSYS,采用整体式配筋模型,对结构管身几种不同特殊工况进行非线性有限元受力情况进行分析。
分析结果表明:当压实回填后结构内无水和停水检修时对结构最不利,最不利位置发生在结构跨中内侧,在设计和施工中应采取有效措施。
【总页数】4页(P67-69)
【作者】牛津
【作者单位】甘肃省水务投资有限责任公司
【正文语种】中文
【中图分类】TV222.2;TV672.5
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4.南水北调倒虹吸平线管体应力状态有限元分析
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深沟大跨度倒虹吸压力管道设计
深沟大跨度倒虹吸压力管道设计发布时间：2021-12-15T05:22:24.761Z 来源：《建筑实践》2021年第8月24期作者：禄兴[导读] 小河塘1#倒虹吸横跨马树河河谷，两岸地形陡峭，山高谷深，地质情况复杂。
禄兴昭通市水利水电勘测设计研究院摘要：小河塘1#倒虹吸横跨马树河河谷，两岸地形陡峭，山高谷深，地质情况复杂。
在设计中就倒虹吸稳定、水头损失、应力分析、结构及基础处理等进行了深入研究。
关键词：小海子水库；灌区工程；倒虹吸；管道设计1、前言小海子水库位于云南省昭通市南部的巧家县马树镇的马树河上游，水库总库容3156.9万m3，工程区至巧家县城142km。
是一座解决农村人畜饮水和农业灌溉供水的中型水利工程，可解决巧家县马树、老店、包谷垴和崇溪四个乡镇的马树河、牛栏江干热河谷3.26万人和2.28万头牲畜的饮水困难，同时工程设计灌溉面积5.6万亩。
工程区属构造侵蚀、剥蚀中山地貌类型，灌区山高谷深，倒虹吸是该引水工程中数量较多的一种建筑物。
小河塘1#倒虹吸位于渠系工程前部，其最大工作水头为117.748m，设计引水流量3.0m3/s，是灌区建筑物中难度较大的工程。
该工程修建成败是关系到灌区灌溉得到保证与否、以及整个工程投资效益具体实现的关键。
2、倒虹吸的总体布置小河塘1#倒虹吸位于灌区总干渠里程6+505～7+003.966段，横跨以礼河一级支流马树河，两岸地形陡峭。
轴线选择原则:在地形、地质条件允许的情况下，倒虹吸的轴线尽可能与主河床正交，以减少建筑物的长度，降低投资。
为此初拟了两条轴线及长度，通过水力演算得到各种长度对应的上、下游水位值，并计算各种方案的工程量，通过方案比选和论证，选择出以下布置方案，其工程投资较省。
2．1、地形、地质条件倒虹吸河谷呈“V”型，左右岸基本对称，坡面起伏不大。
进出口自然坡度10°～45°,岸坡稳定。
坡面零星分布第四系粉质粘土夹碎石，较松散～稍密实，钻孔揭露厚0.5～4m。
南水北调工程箱形倒虹吸非线性有限元分析
南水北调工程箱形倒虹吸非线性有限元分析箱形倒虹吸是一种河道过渡建筑物，它通过倒置的U形箱体结构，将一条运河引入另一条运河，既实现了两个水系之间的衔接，又调节了水流的过渡。
在南水北调工程中，箱形倒虹吸主要用于连接京杭运河与运河之间的河道，将长江水引入黄河，从而实现北方地区的水资源供给。
在设计和建造箱形倒虹吸时，非线性有限元分析是一种常用的方法。
非线性有限元分析是将物体离散为有限个小的元素，然后根据材料力学模型和边界条件，求解各个元素的位移、应变和应力等物理量的方法。
箱形倒虹吸非线性有限元分析的目的是对结构进行力学计算和受力分析，以确定其在使用过程中的安全性，进而优化设计和增加结构的稳定性。
该分析方法可以计算出结构的应变、应力、变形以及支座反力等参数，为工程的设计、施工和使用提供可靠的依据。
箱形倒虹吸的分析过程包括以下几个步骤：首先确定结构的几何形状和材料性质，然后建立结构的有限元模型，划分网格并分配材料属性。
接下来，根据实际情况设置边界条件，如承受水压力的部分设置为固定边界；最后进行非线性有限元分析，求解结构在受力情况下的位移、应变和应力等参数。
箱形倒虹吸结构在运行过程中受到的水压和土压等力作用比较复杂，因此需要进行非线性有限元分析。
在分析过程中，需要考虑结构和土壤之间的接触，土壤的非线性性质以及结构的非线性材料性质等因素。
此外，还需要考虑各种荷载组合和工况情况，如不同水位、风力、温度等对结构的影响。
通过箱形倒虹吸非线性有限元分析，可以得到结构的受力情况和变形情况，对结构进行优化设计和改进提供依据。
同时，还可以根据计算结果进行结构安全评估，保证结构在运行过程中的稳定性和可靠性。
综上所述，箱形倒虹吸非线性有限元分析是南水北调工程设计和建造过程中不可或缺的技术手段，它能够对结构进行全面准确的受力分析和计算，为工程的成功实施提供有力支持。
倒虹吸设计探析
2）穿 水 库 库 底 段 。 倒 虹 吸 穿 水 库 库 底 段 长 517 m，现状地面高程最高为 44.00 m，极端最低点 达 34.00 m。远低于设计库底高程 48.00 m。为不
高程 46.8 m，闸墩顶高程 63.0 m。闸室底板厚 1.5 覆盖层均为砂或砂砾石，计算公式为：
m，边墩厚 1.0 m，中墩厚 1.5 m，缝墩厚 0.9 m。 2.3 管身段
倒虹吸沿途分别穿越水库副坝、水库库底、右 堤、主河槽及左堤。倒虹吸管身段根据地形不同 采用不同的埋置深度，共分 5 段。
规划设计
［文章编号］1002—0624（2018）08—0006—03
东北水利水电
2018 年第 8 期
倒虹吸设计探析
王勇
（辽宁省水利水电勘测设计研究院有限责任公司，辽宁 沈阳 110006）
［摘 要］南水北调中线工程是解决我国北方地区水资源严重短缺，实施我国水资源优化配置的特大型基础设
施项目，全长 1 267 km。其间总干渠与其他许多工程存在交叉情况，倒虹吸是南水北调中线工程采用的主要建
4）穿主河槽段。穿越永定河主河槽时需分别
的潜孔闸，进水闸采用潜孔平板闸门，固定卷扬启 按设计洪水及校核洪水标准考虑冲刷要求，设计
闭机。
防护工程。
倒虹吸进水闸闸室段长 15 m。单孔净宽 3.4
①河道冲刷深度的确定：冲刷深度按《铁路桥
m，净高 3.8 m，共 4 孔，闸室总宽 20.42 m。闸室底 渡勘测设计规范》有关公式进行计算。由于河床
箱形倒虹吸结构分析
根 据 倒 虹 吸结 构 的 自身特 点 的特 点 和施 工 特 点 ，对计 算分 析 的区域进 行单 元格划 分 ，何个单 元格 划分 长度 为 ０．２ ＩＴＩ，为了 防止倒虹 吸结 构 ｌ 程 ｝ｆＪ现应 力集 中现 象 ，对于 关键部 位 和突变 的 部位 进行 网格 划 分加密 处理 ，比如腹 板拐 角处 、底 板折 角处 。加密 后 的 网格 划 分 与倒 虹 吸实际 的情况 更接 近 、 体 的 划 分情况 如 图 ２所示 。
南 水北 调 主干线 渠道 成 ４５。交叉 。由于该 倒 虹 吸结 ２７．１ ｋＮ／ｍ ，塑 性指 数 ｌ９，饱 和 快 剪 内摩擦 角 ＝２１．５。，
构 无 主梁 、次梁 ，类 似 的防裂 经 验 很少 ，在不 同工 况 黏聚力 ｃ＝１８．０ ｋＰａ（表 １）。工程 区地震峰值 加速度 为
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第Hale Waihona Puke １期 牛 津 ．等 ：箱 形 倒 虹 吸 结 构 分 析
销 ５４卷
选择倒 虹 吸管 身段做 为模 拟计 算 的对象进 行应 力 场 的建模 和 分析 。
表 １ 君李 庄 沟 倒 虹 吸 地 基 土 物理 力学 指 标
表 ２ 君李 庄 沟 倒 虹 吸 混 凝 土 力 学 指 标
箱形 倒虹吸结构分析
牛 津 ，季 日 臣 ，牛 荷 叶 ｚ
（１．兰 州交通 大 学 ，甘 肃 兰州 ７３００７０； ２．甘 肃省 水利 水 电勘 察设 计研 究院 ，甘 肃 兰 州 ７３００７０）
摘要 ：倒虹吸管道是输水排 水及 引水 灌溉 的一种非 常重要和 常见 的立体交叉建筑物 ，是 渠道 与河流、谷地 、道路 、铁路 、
１ 前 言
庄南 约 １ ｋｍ处 ，沟道与总干渠交 叉断面处 总干渠桩号
倒虹吸工程水力学模型试验
Ｍ ｏ ｌＴｅ ｔｏ ｇ ｎｅ ｒ ｎ ｄｒ ｕ ｉ ｓｏ ｎｖ ｒ ｅ ｐ ｎ ｄｅ ｓ ｎ Ｅｎ ｉ ｅ ｉ ｇ Ｈｙ ａ ｌｃ ｆＩ ｅ ｔ ｄ Ｓｉ ｈｏ
Ｌ ｕ ｎ ＨＡＮ Ｍｉｇ ｘ ａ ， Ｉ ａ， Ｊ ｎ － ｕ ｎ ＭＵ ｈ ｎ ｗｅ， ＨＡＮ Ｙａ ｇ Ｚ Ｚ ｅ－ ｉ Ｚ Ｇ ｎ ， ＨＡＮ Ｇｅ ｇ Ｇ ｎ
ｃａｇ ｃｅｓｄｆ ｍ ３ｔ ５ｍ３ｓＴｈｒｆｒ ， ｒｅ ｏｅ ｓｒ ｈ ｐ ｒｔ ｎｏ ｈ ｒｊｃ， ｅｏ ｈ ｒｅｉ ｒａｅ ｏ １ Ｏ１ ／ ． ｅｅｏｅｉ ｏｄ ｒｔ ｎｕｅｔｅｏ ｅａｉ ｆ ｅｐｏｅｔｉｉ ｒｃｍｍｅ ｄｄｔ ｐｉ ｚ ｎ ｒ ｎ ｏ ｔ ｔｓ ｎ ｅ ｏｏ ｔ ｅ ｍｉ
摘要： 为研究大 型倒 虹吸水力特性 ， 通过新疆 北部某倒虹吸工 程 １：１ ６的水 工模型试 验 ， 对不 同运行工况 下倒虹 吸 过流能力 、 水流流态及压 力分 布等问题进行研究 。试验结果 表明 ， 水头损失 实测值与设计 计算值较 接近 ， 满足设计 要求 ； 在设计流量下 管道 最大压力位于倒虹吸管最低段末端 且小于设计值 ； 充水过程 中 ， 但 流量 由 １ ／ ３ｍ３ｓ增至 １ ５ ｒ３ ｓ时 ， ｎ／ 发现上游进水 口有 间歇性 立轴漩涡形成 。为 了保证 工程 的正 常运行 ， 建议对上 游沉沙池 与消力 池之 间渠 道进行优化 。 关键词 ： 虹吸 ； Ｃ 模 型试 验 ； 倒 Ｐ ￣Ｐ； 水力特性 中图分类号 ： Ｖ１ ４ Ｔ ３ 文献标识码 ： Ａ 文章编 号 ：６ ２１ ８ （０ ２ Ｏ—０ ３０ ｌ ７ —６ ３２ １ ）４０ ７—３
（ ｏｌｇ ｆ Ｗａｅ ｏ ｓｒａ ｃ ｎ ｉｉ Ｅ ｇｎｅｉｇ， 巧 ｉｎ ｒｃｌ ｒｌ ｎｖｒｉ Ｕ ｕ ｉ ３ ０ ２Ｃ ｉａ Ｃ ｌ ｅ ｔｒＣ ｎｅｖ ｎｙａ ｄ Ｃｖｌ ｎ ｉｅｒｎ Ｘ ａ ｇＡｇ ｉ ｔ ａ ｉｅｓｔ ｒｍｑ ０ ５ ， ｈｎ ） ｅ ｏ ｕｕ Ｕ ｙ， ８
倒虹吸技术在水利工程中的运用分析
倒虹吸技术在水利工程中的运用分析发布时间：2022-02-15T07:18:58.572Z 来源：《防护工程》2021年28期作者：欧汝金[导读] 倒虹吸分为圆形与箱型两种方式，在物理原理作用下，确保水往高处走。
中国水利水电第十四工程局有限公司云南省昆明市 650041摘要：现阶段，我国的水利工程建设有了很大进展，在水利工程中，倒虹吸技术发挥着重要的作用。
对于倒虹吸技术而言，在道路河流中会发生交叉，在渠道穿越山谷中，则会利用立交水工建筑物。
在一定程度上讲，倒虹吸技术的利用，对水利工程应用具有一定影响。
在当前形势下，政府给予了倒虹吸技术一定的关注，有效规划倒虹吸技术应用方案，促进有施工作业的有序开展，为水利工程创造出良好的条件。
文章首先分析了倒虹吸施工技术要点，其次探讨了倒虹吸施工技术，以供参考。
关键词：倒虹吸技术；水利工程；运用引言对于水利工程建设，倒虹吸是极为关键的水利建筑物。
它是在渠道与道路、河流发生交叉或在渠道穿越山谷时经常采用的一种立交水工建筑物。
在一般情况下，倒虹吸是以竖井式设计为主，对泥沙具有清除作用。
另外，倒虹吸分为圆形与箱型两种方式，在物理原理作用下，确保水往高处走。
1倒虹吸施工技术要点1.1施工前的准备工作在具体的开工之前，需要对现场进行全面的勘察测量，掌握实际的施工数据如开挖位置、标高、开挖方向、深度等，并结合测量结果利用石灰对开挖位置进行标注，作为倒虹吸施工的基础线进行应用。
在此基础上，结合设计图纸，要对倒虹吸长度、宽度、基坑开挖线、轴线位置、管节管口位置等进行明确，并设置相应的控制桩和护桩等。
最后需要结合设计要求对测量放样结果进行复核校验，确保其标高、尺寸满足需求。
1.2进口段在进口段中，包含了渐变段、沉砂池和闸门等内容，启闭设施、连接段和进水口也是组成内容。
在进口段中渐变段也发挥着重要的作用，连接了渠道和倒虹吸管进口沉砂池间的过渡段，一般以扭曲面为主，具有较小的水头损失。
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模 型 。基 于 时 程 分 析 方 法 ，对 不 同 土 层 分 布 下 结 构 的动 应 力 及 动 位 移 进 行 分 析 。计 算 得 出各 地 质 条 件 下 的动 力 响应
分 布 规 律 ，并 表 明 通 过 换 填 土 可 以 改 善 结 构 动 力性 能 。 关 键 词 ：箱 型 倒 虹 吸 ；动 力 响 应 ；地 质条 件 ；有 限元
为 ０１ 。 ．０ ｇ
南 水 北 调 工 程 是 调 节 我 国 水 源 分 配 ，缓 解 北 方 水 资 源 匮 乏 的 重 大 工 程 ，其 中 涉 及 了 大 量 穿 越 抗 震
设 防 地 区 的 倒 虹 吸 结 构 。 其 中 ， 中 线 工 程 总 干 渠 穿
南 沙 河 倒 虹 吸 因 过 水 流 量 大 ． 所 处 地 区 土 层 特 性 复 杂 ， 且 为 ７度 抗 震 设 防 区 ，需 要 进 行 复 杂 地 质 条 件 下 的 地 震 反 应 分 析 ， 以 评 价 其 抗 震 性 能 。 本 文 结 合 该 倒 虹 吸 结 构 的 特 性 ，建 立 了 考 虑 流 固 耦 合 ［２ 空 ｌ －的
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间 有 限 元 模 型 ，采 用 纽 马 克 （ｅ Ｎ ｗｍａｋ） 时 程 分 析 ｒ
方 法 ［ 究 了土 质 均 匀 性 、换 填 土 层 等 对 结 构 动 应 力 ３ １ 研 和动 位移 【 的影 响。
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第 ３ 卷第 ７ ７ 期 ２ １ 年７ ０ １ 月
水 力 发 电
复杂地质条件下大型箱型 倒虹吸动力响应研究
王 慧 ，李 晓克 ，赵 顺 波
（ 北 水 利 水 电 学 院 ，河 南 郑 州 ４ ０ １ ） 华 ５ ０ １
摘 要 ：针 对 大 型 倒 虹 吸在 复 杂 地 质 条 件 下 的 动 响 应 问题 ，建 立 了 考 虑 流 固 耦 合 作 用 的 倒 虹 吸 结 构 动 力 分 析 有 限元
中图 分 类 号 ： Ｖ ７ ．Ｔ ６２ ５
文献标识码 ： Ａ
文 章 编 号 ： ５ ９ ９ ４ （０ １ ０ — ０ ９ ０ ０ ５ — ３ ２ ２ １ ）７ ０ １— ４
Ｏ 引
言
６ ５ ｍ。倒 虹 吸 管 横 断 面 见 图 １ （ 中 标 出 的 断 面 为 ． 图 关 键 截 面 ） 管 身 混 凝 土 为 Ｃ ０， 垫 层 混 凝 土 为 。 ４ Ｃ１ ０。 该 地 区 按 ７度 抗 震 设 防 ， 地 震 动 峰 值 加 速 度
ｒ ｓ ｎ ｅ ｕ ｄ ｒ ｄ ｆ ｒ ｎ ｅ ｌ ｇｃ ｌ ｃ ｎ ｉ ｏ ｓ ａ ｅ ｏ ｔｉ ｅ ．Ｔ ｅ ｃ ｌ ｕ ａｉ ｎ Ｓ Ｏ ｈ ｔｔ ｅ ｓ ｕ ｔ ｒ ｌｐ ｒｏｍａ ｃ ａ ｅ ｅ ￣ ｓ ｎ ｅ ｉ ｅ ｅ ｔ ｇ ｏｏ ｉ ａ ｏ ｄｔ ｎ ｒ ｂ ａ ｎ ｄ ｈ ａｃ ｌｔｏ Ｈ ＷＳ ｔ ａ ｈ ｔ ｃｕ ａ ｅ ｒ ｎ ｅ ｃ ｎ ｂ ｆ ｉ ｒ ｆ
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