溪洛渡高拱坝反拱水垫塘与平底水垫塘流场的三维数值模拟比较

采用RNG型k-ε三维紊流数学模型和自由水面"刚盖"的假定,对溪洛渡高拱坝七表孔泄洪工况下,反拱水垫塘与平底水垫塘的流场进行了数值模拟.首先把反拱水垫塘溢流中心线、两岸边附近的流速以及拱底板压强的计算值与相应的模型实测值进行了验证.在此基础上,对两种水垫塘的流态特征、近壁流速沿程扩散特征、底板压强分布等特征进行了详细比较.研究表明,两种水垫塘体型各有利弊.在水舌入水区,反拱水垫塘的流态和底板压强分布更趋合理,而平底水垫塘隅角有高压区,易产生破坏.在冲击区上下游,反拱水垫塘的流态、消能效果和底板压强分布的合理性逊于平底水垫塘.研究成果可为水垫塘型式的选择和设计提供参考.     

多股射流入射水垫塘点面脉动压力特性

本文首次对１：１００大比尺的水垫塘模型在多股射流入射时的底板点面脉压进行了多组次量测,对点面壁压的自相关特性,点面脉动强度关系及点面关系的频谱特性进行了分析,得到点面壁压脉动强度均化系数Ｃｐ与承压面积Ｓ和水垫塘水垫深度ｈｔ的经验公式。这些结果为工程设计提供了重要的依据。     

高坝下游水垫塘内淹没冲击射流实验研究

结合乌江构皮滩水利枢纽工程,用热膜流速仪在1：380的精细模型上量测了高拱坝挑跌流在水垫糖内的流速场,并由实验成果分析了淹没射流在水垫塘内的消能过程,计算了消能率。同时在1：110的工程模型上量测了水垫塘内的流速场,并与前者进行比较分析。     

水垫塘波面高度对不利工况下护坡安全的影响

水垫塘护坡板块破坏的工程事故近年来时有发生,依托乌东德水弹性模型,考虑护坡板块处于排水失效且止水局部破坏的最不利工况,对护坡靠基岩一侧表面（背水面）和靠水垫塘一侧表面（迎水面）的时均及脉动压强差进行试验研究,结果表明板块背水面和迎水面的水位差导致的渗流压力与脉动压力不相关性所产生的瞬时脉压差共同构成了导致护坡破坏的上举力,渗流压力主要受水垫塘内波面高度的影响。因此,对水垫塘内波面高度的空间和概率分布进行试验研究。从空间分布上来说,不同工况下,普遍具有水舌落水点附近波面高度最大,与水舌落水点桩号相近的边坡处波面高度次之,随着桩号向坝下静水区和二道坝方向变化,则波面高度逐渐减小的特点。从概率分布上来说,借鉴海浪统计学的研究,采用Gram-Charlier级数型函数描述其概率分布,通过数据拟合发现,该函数相比正态分布能更好地符合渗流压力（波面高度）的实际概率分布。对于迎、背水面所受的脉动压力,认为其服从正态分布。因此,护坡板块的破坏是一列服从Gram-Charlier级数型分布的随机过程（渗流压力）和两列相互独立的服从正态分布的随机过程（迎、背水面脉动压力）共同作用的结果。考虑护坡板块的受力特点和破坏机理,分析了传统的水垫塘安全监控指标的适用性及可能产生的偏差。     

拱坝表孔泄流下游消能防冲形式的试验研究

摘 要：针对中型拱坝下游消能防冲形式的选择问题,通过物理模型试验,对比分析了长护坦防护、水垫塘+二道坝和短护坦先冲后护三种布置形式下相应的水力学指标。试验结果表明：长护坦方案时,水垫塘内水流流态较差,底板和护岸易失稳破坏;水垫塘+二道坝方案时,水流流态和各项水力学指标满足要求,但水垫塘和二道坝的造价较高;短护坦先冲后护方案时,冲坑位置及深度均在允许范围内,该方案的应用会受到拱坝下游地质条件的制约。依据短护坦先冲后护的试验成果,提出初步确定短护坦防护范围的方法。本工程下泄的单宽流量较小,根据试验成果及类似工程经验,并结合坝址地质和工程造价因素,推荐消能工布置方案为“短护坦先冲后护”方式。     

高坝枢纽泄洪消能建筑物智能巡检与安全评价理论方法和技术研究展望

西南高坝枢纽众多,高拱坝泄洪孔口及水垫塘等泄洪消能建筑物的定期巡检与安全评价已成为保障工程安全运行的关键。受制于西南河流含沙水体、水下附着淤积等复杂苛刻检测条件,对高速水流与过流面损伤的耦合机制认识不清,缺乏损伤检测、评价的理论方法和技术手段等问题,高效精准巡检和科学全面评价仍存在诸多困难。针对西南高坝枢纽泄洪消能建筑物运行期面临的结构安全问题,系统开展高拱坝泄洪孔口及水垫塘过流面的磨蚀、裂缝等典型损伤特征及演变规律、损伤智能识别及结构安全风险评价等问题研究,揭示高速水流作用下过流面耦合损伤演变机理,突破适用于孔口及水垫塘等复杂环境的自适应智能巡检方法,研发多维感知信息的损伤智能分类与量化关键技术,并构建“巡检-监测-模拟”多源数据融合的泄洪消能结构安全分析与评价模型,并以大渡河大岗山水电站为典型案例,对智能巡检方法和评价模型进行应用验证,以期为高坝运行安全和损伤防控提供切实的理论和技术方法。     

掺气对射流冲击水垫塘底部脉动压强频谱特性的影响

本文在低频条件下，用导荧式压力传感器对比性地量测了掺气与不掺气射流作用于水垫塘底部的脉动压强．频谱分析结果表明：射流掺气后，水垫塘底部脉动压强的功率谱变化幅度增大。并随水垫深度的增加而减弱；掺气与不掺气情形，其功率谱没有明显的优势频率，是一白噪声谱；在自相关函数日中，不掺气的Ｒ（ι）～ι关系曲线变化较缓，掺气后变化剧烈，并出现负值；掺气还使时间积分比尺变小，频率增大．     

反拱水垫塘底板块轴力在上举力作用下的变化规律探讨

为研究反拱水垫塘底板块轴力特征,以溪洛渡高拱坝和反拱水垫塘为参照,在高水头、大流量作用下,以反拱水垫塘在止水破坏、拱圈单底板块、五底板块和九底板块锚固分别失效为代表工况,对拱圈底板块的轴力在上举力作用下的变化规律进行了试验研究。研究表明,拱圈底板块轴力产生和传递的机理是,底板块上举力诱导了底板块位移和锁定,锁定后相邻底板块产生了约束轴力,同时轴力又反过来向相邻底板块传递直至拱端。轴力沿程可分为冲击强振区和上下游强振区。在冲击强振区,底板块瞬时值较大,时均值小,脉动强度最大,拱圈底板能瞬时锁定形成瞬时拱;在上下游强振区,底板块瞬时值和时均值大,而脉动强度较小,拱圈底板块能长时间锁定形成局部拱。在3个强振区,底板块轴力的优势频率在小于0.2 Hz的低频窄带。试验条件下拱圈底板块不发生强度破坏、共振破坏。反拱水垫塘运用时,应控制底板块位移、减少拱圈锁定底板块数,才能使轴力分布在合理范围。     

扬压力作用下反拱水垫塘缝隙动水压力研究

以国内某高坝工程为参照,对水垫塘排水和底板锚固措施都失效后,底板缝隙动水压力随扬压力、底板缝宽以及不同止水破坏程度这3个关键因素的变化规律进行了理论分析和试验研究。研究表明,止水正常时,由于底板表面动水压力脉动、底板振动,使缝隙动水压力大于扬压力;止水破坏后在小扬压力范围内,缝隙动水压力增大,但增幅随扬压力增大而减小、也随底板缝宽增加、或止水破坏程度增加而减小;止水破坏后在大扬压力范围,缝隙动水压力减小,但减幅随扬压力增大而增大,也随底板缝宽增加、或止水破坏程度增加而减小。分析了水工规范中底板块安全系数的不妥之处,建议用缝隙动水压力代替扬压力准确计算底板块安全系数。工程中应尽可能做好排水措施,确保水垫塘排水设施正常运行。     

小湾水电站水垫塘开挖聚能预裂爆破试验分析

以小湾水电站水垫塘底板建基面为试验区,并根据试验块面积、基岩特性等情况选择试验设备和材料,确定爆破参数,并对施工工艺及技术要求进行分析。最后通过对建基面开挖质量评价与施工效果分析,认为聚能预裂爆破在确保开挖质量的前提下,既能加快施工进度,又能降低施工工程成本。     

反拱水垫塘拱圈底板块横向轴力传递规律的研究

应用力学平衡方程,对反拱水垫塘拱圈底板块处于锁定状态时的受力进行理论分析,导出了受力平衡时拱圈底板块间轴力的计算公式,并利用物理模型量测出拱圈底板块间的轴力,得出了底板块轴力的横向传递规律.试验研究和理论分析表明,同一拱圈中相邻底板块间的轴力值与底板块的径向位移和自由底板块的数目有关,轴力从相对位移较大的底板块向拱端传递.     

Safety evaluation and the static-dynamic coupling analysis of counter-arched slab in plunge pool

The stability of plunge pool slab of drainage structure is crucial to energy dissipation, but the working conditions of counter-arched slab are very complex and its stress procedure is considerably nonlinear and coupling. Therefore, a nonlinear static and dynamic coupling method to analyze the counter-arched slab configuration is put forward, which can reflect the coupling of dynamic loads, slab, anchor bars, groundwork and abutment as well as the dynamic procedure of instability. Various nonlinear factors and static-dynamic coupling are taken into consideration, and the working conditions, stress mechanism, dynamic instability procedure and influential instability factors are revealed. The proposed method thus provides a comprehensive safety evaluation method of plunge pool, which further provides an important theoretical basis for engineering design of counter-arched slab in plunge pool. Supported by the National Science Fund for Distinguished Young Scholars (Grant No. 50725929) and the National Natural Science Foundation of China (Grant Nos. 50539060, 50679052, 50779044)     

水垫塘底板缝隙中脉动压力传播特性

高坎下游泄洪常常采用水垫塘消能,挑跌水流可能对塘底产生巨大的冲击,如果底板止水破坏,冲击压力在缝隙中形成强烈的脉动压力是底板失稳破坏的重要因素。利用瞬变流理论,揭示了底板缝中脉动压力形成条件和传播特性,为进上步研究底板失稳破坏打下了基础。     

Behavior of steel-concrete composite slabs subjected to standard fire

0　ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＣｏｍｐｏｓｉｔｅｓｌａｂｓｗｉｔｈｐｒｏｆｉｌｅｄｓｔｅｅｌｓｈｅｅｔｉｎｇｈａｖｅｍａｎｙｇｏｏｄｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ,ｓｕｃｈａｓｈｉｇｈｌｏａｄａｂｉｌｉｔｙ ,ｇｏｏｄｐｌａｓｔｉｃｉｔｙａｎｄｅａｓｙｔｏｂｅｂｕｉｌｔｅｔｃ .,ｓｏｔｈｅｙｈａｖｅｂｅｅｎｕｓｅｄｍｏｒｅａｎｄｍｏｒｅｏｆｔｅｎｉｎｒｅｃｅｎｔｙｅａｒｓ ,ｅｓｐｅｃｉａｌｌｙｉｎｈｉｇｈ ｒｉｓｅｂｕｉｌｄｉｎｇｓ .Ａｌｏｔｏｆｒｅｓｅａｒｃｈｗｏｒｋｈａｓｂｅｅｎｄｏｎｅｏｎｔｈｅｍｅ ｃｈａ…     

Experimental investigation of submerged impinging jets in a plunge pool downstream of large dams

Ｔｈｅｐｌｕｎｇｅｐｏｏｌｗｉｔｈｏｖｅｒｆｌｏｗｓｐｉｌｌｗａｙｓｉｓａｔｙｐｉｃａｌ,ｓａｆｅａｎｄｅｃｏｎｏｍｉｃａｌｅｎｅｒｇｙｄｉｓｓｉｐａｔｉｏｎｆｏｒｍｄｏｗｎｓｔｒｅａｍｏｆｌａｒｇｅｄａｍｓｉｎｎａｒｒｏｗｖａｌｌｅｙｓ.Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ,ｉｔｉｓｑｕｉｔｅｉｍｐｏｒｔａｎｔｆｏｒｄｅｓｉｇｎａｎｄｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎｏｆｐｌｕｎｇｅｐｏｏｌｓｄｏｗｎｓｔｒｅａｍｏｆｌａｒｇｅｄａｍｓｔｏｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｓｙｓｔｅｍａｔｉｃａｌｌｙｆｌｏｗｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ,ｄｉｆｆｕｓ…     

采用深层混凝土搭板处治桥头跳车的试验

为了解决传统近路面桥头搭板受车辆荷载的冲击作用,加之下方发生脱空现象,易造成开裂破坏的问题,结合工程实践提出一种新的桥头路基处治方法——深层混凝土搭板处治法,将混凝土搭板放置一定深度,用以改善桥头路基的应力分布及变形.通过对Winkler弹性地基梁一端固定另一端自由时梁底地基反力的理论分析及现场试验研究得到,深层搭板底部的地基反力是从固定端到自由端一平滑过渡的曲线,且处治后路桥过渡段道路线形平顺,桥头沉降差较小,路基整体稳定.与EPS轻质换填处治方法进行比较,结果表明所提出的深层混凝土搭板处治法在控制桥头沉降差方面有较大优势.     

橡胶颗粒水泥混凝土与基质混凝土路用性能对比分析

为改善路用水泥混凝土变形能力差、韧性小等传统缺陷,在混凝土中加入橡胶颗粒形成橡胶颗粒混凝土;对橡胶颗粒混凝土与普通混凝土的弯拉模量进行对比分析,采用有限元的方法分析两种混凝土的阻尼变化,采用三点弯曲小梁试验对两种混凝土的疲劳性能进行对比试验,采用车辙试验方法验证橡胶颗粒混凝土的抗剥蚀性能;根据试验取得的力学参数,应用AASHTO的MEPDG2002设计方法,预测两种混凝土路面在设计年限末期的路面破损状态.结果表明:橡胶颗粒水泥混凝土抗折强度下降3%,弯拉模量比普通水泥混凝土降低了12%,阻尼比提高了30%,疲劳寿命有大幅度提高,而且并没有发生表面剥蚀现象,橡胶水泥混凝土面板的断板率与普通混凝土相比降低了30%,路面的平整度好.橡胶颗粒混凝土路面能克服传统水泥路面的缺陷,具有优良的路用性能.     

增幅冲击下钢筋混凝土板的抗冲击性能

钢筋混凝土板在服役期间可能承受落物多角度连续撞击等多次冲击荷载作用,钢筋混凝土板抵抗多次冲击的能力、多次冲击作用下钢筋混凝土板的性能演化和剩余性能评估等问题至关重要,其中,多次冲击的加载制度是研究钢筋混凝土板抗冲击性能的重点。为研究多次冲击下钢筋混凝土板的抗冲击性能,利用落锤和摆锤试验研究钢筋混凝土板在增幅冲击下的抗冲击性能,获得钢筋混凝土板在历次冲击过程中的冲击力时程曲线以及历次冲击后的整体变形和凹陷变形特征,分析钢筋混凝土板的吸能特性和累计损伤演化规律,研究钢筋混凝土板受冲击后的残余性能。结果表明：冲击角度对钢筋混凝土板的变形有显著影响,斜向冲击对钢筋混凝土板安全性能的影响更大;增幅冲击降低钢筋混凝土板的吸能能力,提高其破坏率,钢筋混凝土板的冲击响应相对于恒重重复冲击更加稳定。