水垫塘结构形式问题探讨

全混凝土衬砌水垫塘造价较高,后期维护工作量大,因此有必要进一步探讨水垫塘其他可能的结构形式。水垫塘在泄洪工况时,底板各处所受的冲击动水压力和上举力是不同的,水舌冲击点下游侧(水跃漩滚区)的底板受力最大,上游侧底板受力很小,可考虑采用部分混凝土衬砌水垫塘方案;另外在地质条件较好的情况下,还可考虑不衬砌水垫塘预挖冲刷坑加二道坝的消能防冲布置方案。对以上两种方案可行性的初步探讨,可供相关工程参考。     

不同衬砌形式水垫塘水工模型试验研究

水垫塘作为下游河床消能的防护结构,其自身在宣泄高速水流冲击下的安全性尤为重要,也是水垫塘消能防冲研究的关键。水垫塘底板破坏的主要原因是冲击动水压力（冲击压力和脉动压力）,即形成向上的上举力,依托阿尔塔什水利枢纽工程左岸泄洪系统,分别对水垫塘底板衬砌出现的最大上举力和不衬砌时底板抗冲刷能力进行水工模型试验,通过试验为选择设计方案提供数据支撑,提出采用水垫塘底板衬砌的设计方案。     

高拱坝泄水垫塘衬砌稳定性研究

对窄河谷、高拱坝、大流量坝身泄洪挑流消能水垫塘的防冲安全及其混凝土衬砌优化设计问题作了全面研究,结合小湾工程采用局部水工模型试验研究了小湾工程水垫塘衬砌块的抗冲稳定性,提出了应用瞬变流和震荡流理论研究衬砌冲刷破坏机理、建立新的设计模式的新概念,讨论了水垫塘衬砌设计模式的有关问题,并对该工程的设计提出了具体建议.     

高拱坝泄洪水垫塘衬砌稳定性研究

对窄河谷、高拱坝、大流量坝射泄洪挑流消能水垫塘的防冲安全及其混凝土衬砌优化设计问题作了全面研究，结合小湾工程采用局部水工模型试验研究了小湾工程水垫塘衬砌块的抗冲稳定性，提出了应用瞬变流和震荡流理论研究衬砌冲刷破坏机理、建立新的设计模式的新概念，讨论了水垫塘衬砌设计模式的有关问题，并对该工程的设计提出了具体建议。     

关于水垫塘底板受力控制标准的探讨

我国高拱坝采用水垫塘消能的工程大多沿用 １５×９８ ｋ Ｐａ 作为水垫塘底板所受动水压力的标准。通过分析这一标准的合理性及不足， 发现它不是底板失稳的直接原因， 而且也与溢洪道规范建议的计算公式不接轨， 建议采用动水压差代替动水压力。水垫塘底板所受动水荷载的标准应与水垫塘的地质情况、结构设计、施工控制标准相联系。建议通过深入的研究， 分几种典型的设计条件， 分别制定水垫塘可承受的动水压差的控制标准。     

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。     

挑跌流水垫塘内流态结构控制参数与冲击压力变化规律实验研究

为了探求更简单合理的水垫塘设计控制参数，本文通过实验研究，系统观测了不同来流条件和水垫深度条件下，水垫塘内的流态特征和冲击压力的变化规律，提出了表征挑跌流水垫塘内淹没冲击射流流态结构的控制参数，揭示了影响淹没冲击射流对水垫塘底板冲击压力的主要因素，并建立了经验关系式，可为水垫塘消能防护设计提供实验依据。     

高拱坝水垫塘反拱底板衬砌结构的非线性静力分析

本文利用Ansys程度对高拱坝水垫塘衬砌结构进行了全过程计算。在止水结构未破坏以前，衬砌块结构可以看作是作用在弹性地基上的板，利用点-线接触单元模拟水垫塘衬砌块结构之间的接缝以及衬砌与基岩的接触，并对衬砌块与拱端支座的连接形式进行了研究；在止水结构破坏后，衬砌块结构下部受到方向向上的脉动压力和进均压力，拱的作用表现出来，并且衬砌块与基岩之间的锚固钢筋开始作用，这时的结构可看作是一种“反吊拱”。本文利用弹簧单元模拟衬砌块与基岩之间的钢筋进行计算，得到一些用于指导水垫塘设计的结果。     

水垫塘内动水压力允许值的探讨

高水头泄水建筑物下游消能设计中,对作用于水垫塘的动水压力允许值△P,一般限制在15 m水柱以内。从水垫塘内的水流流态出发,分析动水压力对水垫塘底板的稳定及强度,全面地论述了动水压力和施工水平,完全可以突破这一限制,从而在泄水建筑物设计中获得更好的技术经济效益。     

小湾水电站坝下水垫塘动水冲击压力问题研究

通过对小湾水垫塘多方案整体、局部模型，动、定床试验研究，探讨了其动水冲击压力与冲探的关系，以及动水冲击压力允许值问题。