流冰对输水明渠混凝土衬砌的撞击影响

来源：农业工程学报杂志2021年第21期北京时间：

作者：贡力,贾治元,李义强,杜强业,张娇艳,

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