长潭岗反拱形水垫塘衬砌结构的非线性静动力分析

反拱形底板的稳定主要靠拱座和锚固钢筋维持．利用接触问题处理底板与基岩、拱端与拱座、边坡与基岩的接缝，用杆单元模拟底板与基岩之间的锚固钢筋，对长潭岗反拱形水垫塘衬砌结构进行了非线性静动力计算，得出了水垫塘衬砌结构在接触状态下的位移、应力和拱端推力等．该计算方法对其他大型水垫塘设计计算可提供一些参考。     

溢流拱坝反拱型水垫塘性能的原型观测与模型试验研究

对长潭岗水电站反拱型水垫塘的动水荷载、底板扬压力、锚固钢筋应力、拱端推力等进行了原体观测,并与水工模型试验结果相验证。结果表明反拱型水垫塘可较好地协调地形、结构和水流条件,曲线形状可使水流平顺;由于采用了拱型结构,底板由抗浮稳定转为抗轴向力,从而改善了底板的受力条件。为了预估不同工况条件下水垫塘的工作特性和进一步完善反拱水垫塘设计理论,还对反拱型水垫塘三维流场进行了数值模拟和进一步的水工模型试验。     

反拱水垫塘三维紊流场水力特性的试验研究

反拱底板水垫塘是一种新型的水垫塘型式,是一个倒拱形壳体结构。它是根据峡谷天然河道的形状,将水垫塘设计成中间低、两岸高的拱形体型,不同程度地利用拱的作用来抵抗巨大的动水压力,提高防护结构的安全性。随着反拱水垫塘的广泛应用,关于反拱水垫塘的水流场研究越来越受到重视。针对已建成的拉西瓦水电站的反拱水垫塘,根据重力相似准则,选择合适比尺1∶130,设计了反拱水垫塘水力学物理模型,模拟工况为设计水头7.69 cm,测量了在此工况下的反拱水垫塘各测点压强和流速值。通过对实验数据的处理得到原型反拱水垫塘的压强和速度值,实现了对高水头和大流量作用下反拱水垫塘底板动水压强及流速的试验研究,得出底板动水压强及流速沿流程以及沿拱圈横向的分布规律。     

平底型与反拱型水垫塘动水荷载对比试验研究

水垫塘结构是影响高坝泄洪消能的关键,优化水垫塘底板型式对有效地增加底板稳定性和减小动水荷载至关重要。平底型和反拱型底板作为两种常见的水垫塘结构型式被业界广泛采用,但关于两者的动水荷载特性对比研究尚不多见。基于白鹤滩水电站1∶50整体模型,采用物理模型试验的方法对比了平底型和反拱型水垫塘在时均压强和脉动压强方面的特性。结果表明:反拱型水垫塘底板的时均压强峰值小于平底型,来流方向上反拱型水垫塘底板的时均压强低谷值小于平底型;两种型式水垫塘脉动压强峰值差异较小,反拱型底板整体脉动压强大于平底型,但反拱型脉动压强梯度小于平底型。     

反拱形水垫塘结构在拉西瓦水电站上的研究与应用

通过自行设计的拉西瓦水电站反拱型水垫塘模型,并通过在模型底板上铺设脉动压力传感器和流速传感器的方法,研究了在不同的上下游水位时反拱形水垫塘的动水荷载特性。研究表明:脉动压强的概率密度曲线与正态分布曲线具有相似的变化规律,最大流速发生在水舌冲击点下游的壁射流区,其结果可为反拱形水垫塘的设计与施工提供参考。更多还原     

溪洛渡水电站水垫塘断面型式研究

从地形地质条件、水流条件、工程量、结构稳定条件和施工检修条件等方面,对溪洛渡水电站的平底板水垫塘和反拱底板水垫塘两种断面型式进行分析比较,最终确定采用平底板型水垫塘,并通过水工模型试验进行了验证。     

拉西瓦水电站工程反拱水垫塘优化设计

在大型高水头水电站中,拉西瓦水电站是我国第一座采用反拱形水垫塘作为特高拱坝坝后消能建筑物的工程,也是我国现有特高拱坝水垫塘中长度最短、宽度最小的工程,其单位水体消能率接近国际经验控制的最高标准。在无规范明确规定和缺少工程资料的情况下,经一系列科研试验和数值计算,优化了反拱水垫塘结构和排水、抽水系统设计等。其经验丰富了我国坝后消能建筑物的设计内容,对我国规范中反拱水垫塘设计规定以及对其他大型高水头水电站坝后消能防冲建筑物的设计具有重要参考价值。     

基于锦屏一级原型观测水垫塘底板振动特性研究

锦屏一级水电站大坝作为目前世界最高双曲拱坝,对于高水头水垫塘振动安全问题最为显著。基于锦屏一级高拱坝水垫塘泄洪振动原型观测试验,分析研究了在不同组次下水垫塘底板的振动响应,研究结果表明锦屏一级水垫塘底板在深孔单独泄洪时振动强度沿程逐渐增大,在表孔单独泄洪和表深孔联合泄洪时水舌在水垫塘附着点水流紊动剧烈,振动强度大;底板振动的优势频率基本分布在0.3~1.3 Hz之间,属于水流脉动的频率范围,在水流荷载作用下,底板做受迫振动;各相邻测点底板振动有很好的相关性;各组次底板振动的空间积分尺度都维持在45m以上,底板的整体性和结构完好。给锦屏一级水电站合理调度、科学的运行以及下游泄洪建筑物的运行安全提供了参考。     

反拱水垫塘与平底水垫塘底板稳定性诸方面之比较

 反拱水垫塘是一种新型消能防冲结构,拟在我国溪洛渡等高拱坝中采用。在高水头、大流量作用下反拱水垫塘能否安全运用其稳定性是关键技术之一。分析了平底水垫塘和反拱水垫塘的稳定性原理,论证了反拱水垫塘底板具有超载能力强、稳定性高的优点,是高拱坝坝身泄洪消能的合理选择。     

水垫塘底板稳定分析

针对高拱坝下的平底水垫塘和反拱水垫塘的稳定进行分析。根据水垫塘混凝土块体的受力分析和模型试验结果可知：在相同条件下，反拱水垫塘的稳定性优于平底水垫塘，但反拱水垫塘底板的稳定性最终归结为拱座的稳定性，一旦拱座失稳，将会导致整个拱圈失事。     

反拱型水垫塘——窄河谷大流量高坝泄洪消能工的合理选择

以某大型水电工程为背景，通过考察其地形、地质、水力学、结构、施工和运行条件，经论证得出反拱型水垫塘与之最为协调，最适宜于做窄河谷大流量高拱坝的泄洪消能工，其优点突出。水弹性模型试验研究证明：反拱型底板抗浮稳定安全系数比平底板大得多，反拱型水垫塘是一种安全性选择。     

反拱型水垫塘底板的结构型式与等效荷载的试验研究

对反拱型水垫塘底板的试验结构型式和在已知水力条件下怎样求等效荷载的试验研究进行了论述，并根据试验数据，拟合出已知水力条件求得等效荷载的经验公式，从而为进一步求拱端推力及验算其整体稳定性提供了方便。     

反拱型水垫塘底板结构的稳定性研究

在研究反拱型水垫塘底板上整体水动力荷载特征的基础上,针对反拱底板的结构受力特点,提出了“随机拱”分析模型,对反拱型水垫塘底板结构局部和整体的稳定性进行了定量分析,从板块极限平衡角度给出了反拱型底板优于平底板的量化指标,可为工程设计提供依据。     

下桥水电站拱坝消能防冲设计与初期运行消能效果

龙江下桥水电站拦河拱坝处在背斜轴部，河床岩石破碎，抗冲能力低，厂坝之间相距近，用此前传统单坎式水垫塘，因消能效率低，不利坝基坝肩安全，也不能为电站尾水渠提供良好水力条件。作者重点叙述“三坎式水垫塘”产生的背景、依据与效果；介绍水垫塘结构设计要点与三年来泄洪消能工初期运行情况。     

盖下坝水电站大坝泄水及消能建筑物布置

盖下坝水电站工程泄水建筑物采用坝身表孔泄洪,跌流加消能塘消能,有效解决了河谷狭窄、高水头等泄洪消能难题.通过充分研究地形、地质和水力条件,选择了合适的消能建筑物结构形式和布置,并得到水工模型试验的验证,布置合理,泄洪消能效果良好.     

斯登沃代一级水电站消能试验研究

为了取得柬埔寨斯登沃代一级水电站工程合理的消能方案,通过对消能工的窄缝方案、宽尾墩—窄缝方案、二道坝方案、"宽尾墩+跌坎式消力池+水跃坎"等多种方案分别进行优化组合,进行水工模型试验,并对测试成果进行比较分析。结果表明,提出的"宽尾墩+跌坎式消力池+水跃坎"联合消能工方案能很好的解决工程的消能防冲难题。该方案消能效果最佳且节省了工程量,得到该工程设计部门的采纳应用。     

高土石坝大交角挑流消能水垫塘优化布置

通过如美水电站整体模型试验,从水流流态、水垫深度、动水压力、下游河道流速分布等特性,对比研究了增设二道坝和降低底板高程两类优化方案。结果表明,大交角挑流消能水垫塘下游增设二道坝,其效果与二道坝高度、泄量、河谷宽度等密切相关,会恶化出流与下游河道的衔接;降低水垫塘底板高程对下游衔接影响较小,且可有效增加水垫深度,降低水垫塘临底水力指标。     

谷幅变形对白鹤滩水电站反拱底板水垫塘应力状态的影响分析

目前,国内外一些高拱坝工程在蓄水后已有谷幅变形的现象产生,谷幅变形不但影响拱坝性态变化,已有实例还表明其可能影响到下游消能建筑物的正常运行。为分析谷幅变形对白鹤滩水电站消能建筑物运行状态的影响,运用边界位移法进行有限元分析,模拟不同谷幅变形量作用下反拱底板水垫塘无水检修工况及正常运行工况的应力状态,分析弹性结构缝的不同布置方式对水垫塘在谷幅变形作用下应力状态的影响。结果表明：随着谷幅变形量的增加,水垫塘的应力也不断增大;当水垫塘顶部的谷幅变形量不大于50 mm时,无缝结构水垫塘的安全是可控的,且蓄水可以减小谷幅变形对水垫塘结构不利应力的影响,设置弹性结构缝可能会增大其不利应力。     

小石峡水电站溢洪道消能工优化试验

通过新疆维吾尔自治区库马拉克河小石峡水电站溢洪道水力学模型试验,对其原设计方案的消能工结构形式进行了优化。试验表明,消力池段在通过设计流量30年一遇洪水1 856.20m3/s时,池内不能形成完整水跃,水跃前后波动剧烈,水流大量溢出,原设计方案的边墙高度、池长均不能满足过流要求。提出采用减小消力池池深、设置分流趾墩-消力墩-低消能坎的综合式消力池代替原设计方案的常规消力池的修改方案,在设计流量下进行泄水试验,试验结果表明,在分流趾墩、消力墩、低消能坎的联合作用下,消力池内形成强迫水跃,流态明显改善,水跃长度减小,跃后水深降低,消能率提高。采用分流趾墩-消力墩-低消能坎的综合式消力池可有效缩短消力池池长,降低边墙高度,节省工程造价,试验结果可为优化工程设计及其他同类工程优化消力池提供参考。