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多种U型渠道水力最优断面及应用
| 论文题名： | 多种U型渠道水力最优断面及应用 |
| 关键词： | U型渠道;水力最优断面;数学模型;拉格朗日乘子法 |
| 摘要： | 衬砌渠道有各种各样的断面形式，为了适应不同断面形式的装配式衬砌渠道的发展和应用，本文采用拉格朗日乘子法建立水力最优断面的数学模型，利用渠道均匀流的曼宁方程式，对U型渠道的四种断面形式（弧斜边形、椭圆直线形、抛物线形、悬链线形）水力最优断面进行了推导，得到当四种断面形式取得水力最优断面时，断面参数之间的关系。然后对四种断面形式的水力最优断面进行典型设计，使用对比优选的方法，得到设计时的最优排序，经对比可知:在设计时若以水力最优断面为基础，对四种U型渠道进行设计，在同一水流条件下（即过水流量，渠道纵向坡度，渠道糙率相等），圆弧斜边形渠道的过水断面面积最小，悬链线渠道的过水断面面积最大;悬链线渠道的过水断面水深最大，椭圆直线形渠道断面开挖深度最小;悬链线形渠道的断面水面宽度最大，圆弧斜边形渠道的断面水面宽度最小。同时也可以得到如下结论:悬链线形渠道断面过水断面面积、水深、水面宽度均为最大，在实际应用中不推荐使用（特殊情况除外）;圆弧斜边形、椭圆直线形渠道各有各的优势，若工程项目要求节约土地、减少土方开挖，优先推荐使用圆弧斜边形渠道，若工程项目开挖深度上有限制，优先推荐使用椭圆直线形渠道。 各种断面的U型装配式渠道在应用时也同时需要在渠道纵向上进行设计，要求渠道在设计条件下工作时，渠道不发生冲淤或冲淤平衡且流态稳定。但是在应用中U型装配式渠道常因各种原因产生槽片间错动，造成渠道流态不稳发生冲淤，因此防止槽片错动也是也成为本文研究应用的重点。为减少槽片间错动，增强装配式渠道的整体性，本文参考市政工程中的混凝土排水管道连接构造原理，优化设计出承插式带肋U形混凝土渠道的连接构造，使其具有抗渗漏、防止了槽间错动、提高U形槽的抗弯承载力、增强渠道的纵向抗滑能力、经济适用等优点。 |
| 作者： | 黄伟 |
| 专业： | 水工结构工程 |
| 导师： | 陆伟刚 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 扬州大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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