折坡消力池护坦稳定性分析

结合嘉陵江苍溪枢纽工程实际,对嘉陵江渠化梯级普遍采用的消能工形式--折坡消力池的抗浮稳定性进行了研究.结果表明,采用水跃消能时,消力池护坦上将产生强烈的脉动压力,而脉动上举力是造成折坡消力池护坦失稳的重要因素;苍溪枢纽折坡消力池护坦上脉动压力显示出明显的低频特性,其优势频率远低于护坦的自振频率,不会引起护坦共振;最不利工况下护坦抗浮稳定系数K=1.73＞1,表明消力池护坦是稳定的.     

止水破坏情况下的消力池护坦稳定分析

阐述止水破坏情况下消力池护坦受到脉动上举力的作用,并初步探讨止水破坏情况下消力池护坦抗浮稳定计算原则,对比止水有效及破坏情况下消力池护坦抗浮稳定安全性,提出应重视脉动上举力对消能工稳定的影响,并结合脉动上举力的产生机理及对板块的破坏形式提出消力池护坦防护措施.     

护坦破坏原因及计算方法探讨

本文根据工程实例分析,阐明在岩基上护坦破坏的主要原因是低频脉动水流产生的振动,它首先使护坦与岩基粘结破坏,然后引起护坦自身断裂,最后在脉动力矩等作用下将护坦毁坏。根据脉动压力性质和护坦结构特征,本文对护坦的动力反应、振动内力及倾覆稳定提出计算方法,为设计应用。     

边荷载对护坦结构设计影响研究

文章通过数值计算研究边荷载对护坦结构设计的影响。计算结果表明:边荷载仅对邻近护坦有明显影响,边荷载对护坦弯矩值的影响与护坦的宽度及护坦是否分缝有关。     

透水护坦上动水荷载及其脉动的研究

李新洲(东北勘測設計院水利科学研究所):原文指出,透水护坦是一种先进而经济的结构型式,对工程实际有一定的意义,今根据原文,提出一些不够成熟的意见,供讨论. (一)影响脉动荷载的因素原文提出影响脉动荷載的因素一般可写成p/(b·l)=f(q,H,H_0,φ,x/L_H,l/L_H,a,消能工的型式、尺寸与位置,排水孔的大小及位置,     

挑跌流水垫塘透水底板水动力特性试验研究

结合具体工程模型试验,研究了水垫塘透水底板不同开孔率对上举力的影响.结果表明:在采用透水底板这一新型消能方式减小底板上举力的情况下,不同的开孔率对水垫塘不同位置的底板上举力会产生影响,同时还分析研究了脉动压力空间积分尺度与水垫塘底板上举力的关系,并根据试验的实测数据提出了本工程上举力的预测公式.文中所阐述的透水孔开孔率对不同位置底板上举力的影响趋势,可为同类工程中透水底板的设计与施工提供一定的参考.     

平底水垫塘透水底板下表面脉动压力试验研究

基于模型试验结果,研究了平底水垫塘透水底板下表面的脉动压力特性,分析了不透水底板及透水底板不同开孔率情况下的下表面脉动压力的分布规律、概率特性以及互相关特性和频谱特性。分析结果表明：在水舌冲击区,脉动压强系数随着开孔率的增大而增大;互相关系数随着开孔率的增加而略有减小,其旋涡保持性有所降低;透水底板较不透水底板下表面的脉动能量更加集中于低频。     

二元射流作用下点面脉动壁压的幅值计算

一、前言 射流冲击是水利工程中常见的重要水力现象。挑流、自由跌流与跌水等泄流方式,射流水舌冲击河床或扩坦均属此种现象。随着高山峡谷修建高坝的发展,采用经坝身挑流、坝顶跌流泄洪的趋势,将有增无减。因而射流作用在河床或护坦上的时均压力和脉动压力,是否可能引起河床严重冲刷、护坦失稳破坏以及能否激起轻型结构强烈振动等问题令人关注。本文拟结合二滩水电站局部水工模型实验成果,进行理论分析,摸索二元射流作用在河床或护坦面上脉动壁压特性,摸索不经实验直接计算出点脉动壁压大小及其分布,进而根据点、面脉动壁压的相关性,推导出点、面脉动壁压转换的简易的解析表达式。     

葛洲坝护坦新旧混凝土粘结面水压力分布规律研究

葛洲坝护坦底板修补材料极易被高速水流冲蚀破坏,影响大坝安全稳定运行。根据护坦底板新浇筑材料与旧混凝土粘结面缝隙脉动水压力的分布规律,建立了接触面缝隙脉动压力传播的两个阶段即渗流和瞬变流阶段的数学模型,并对实际工况进行了模拟计算。结果表明,闸室底板粘结面水压力在渗流条件下,沿程各点脉动水压力频率与尾部的原生脉动压力频率保持一致,沿程各点脉动水压力振幅与x/L成正比;在瞬变流条件下,粘结面中部点的脉动水压力由与尾部点原生脉动压力相似的低频脉动和间杂在整个过程中的高频脉动组成;沿程阻力系数对缝隙水压力的影响主要体现在对高频脉动的削弱;渗流条件下其振幅沿程增大,在瞬变流条件下,各点脉动压力振幅沿程分布变化不明显。修补材料粘结面的疲劳破坏属于应力疲劳,修补材料整体揭底冲毁为其中的破坏形式之一,整体揭底破坏与新旧材料之间粘结面疲劳损伤关系密切。     

底流钢膜消力池底板上表面脉动压力试验

为确保消力池防护结构在水流冲击下的安全,探索一种新的钢膜消力池防护结构,即在消力池传统的不透水混凝土底板上部铺设一层均匀开孔的薄钢板。基于某底流消力池模型试验,研究了铺设均匀开孔钢膜对不透水底板上表面脉动压力分布规律的影响。试验结果表明:铺设均匀开孔的钢膜后,对于消力池前端旋滚区,脉动压力强度系数减小、概率密度函数基本满足正态分布,但幅值范围更加集中;纵向各点的相关性降低、空间积分尺度下降,涡旋保持性降低;脉动压力主频基本不变,但脉动能量集中的频带变窄。与透水底板比较,钢膜消力池防护结构可以有效减小作用在消力池前端底板上表面的脉动荷载,初步表明这种结构具有一定的可行性。     

钢筋笼砌石与混凝土护坦水流特性对比试验研究

通过水工模型试验,研究了平原河道柔性钢筋笼砌石护坦及混凝土护坦2种结构下的消力池、海漫段的水流结构特性。从过流能力、过堰水流的水面线、水流形态、消力池及海漫段断面垂线流速、消能率等方面,对比分析了2种护坦型式下水力学要素的区别。试验结果表明:钢筋笼砌石柔性护坦较混凝土护坦而言,其过流能力略低于混凝土护坦,但从堰后水跃形态、水面线变化、消力池内垂向流速分布、消能率等方面均优于刚性混凝土护坦。采用柔性钢筋笼砌石护坦,可有效降低消力池内水流底层流速,从而可减缓水流对消力池底部的冲刷。     

消力池底板透水孔内脉动压强试验研究

基于某跌坎消力池水工模型试验,在消力池底板中线不同位置设置透水孔,同步测量透水孔内和底板中线上表面的脉动压强。用模型试验和理论分析相结合的方法对透水孔内的脉动压强特性进行研究,得到透水孔内任意两点脉动压强相关系数的取值范围;从幅值特性和频谱特性两方面就孔内各点的脉动压强与相同位置上表面的脉动压强进行了对比,研究结果可为消力池透水底板的设计提供参考和指导。     

小石峡水电站导流兼深孔泄洪洞消能工优化试验

通过新疆库马拉克河小石峡水电站导流兼深孔泄洪洞原设计方案的消能工试验,发现消力池内发生淹没水跃,水跃旋滚区与闸后射流相叠加,使陡坡段水流剧烈脉动。为了防止护坦段在较大的动水荷载下发生振动和破坏,采用在消力池内设置不同于传统布置方式的悬栅式消能工的方式,即从闸后陡坡末端起布置悬栅,悬栅的安装高度随水跃跃高逐渐抬高,呈台阶式布置。试验表明,台阶式布置悬栅起到了破碎水跃上部剧烈回旋运动的表面旋滚的作用,增大了回流的阻力,从而使水跃向下游移动,由淹没式水跃转化成稍有淹没水跃;在悬栅作用下,陡坡段和消力池内水流脉动明显减弱,浪花溅起高度明显小于加悬栅前的高度,这种悬栅布置方式可为其他同类工程提供参考。     

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     

三峡船闸输水阀门支铰荷载特性

 通过几何比尺17的阀门段水力学模型试验，测量了在阀门运行过程中三峡船闸输水阀门支铰荷载， 并分析了其脉动量的数值及频率特性。成果分析表明：支铰力量值主要由阀门前后压力差及有效受力面积决定；阀门全关时受起始水头作用引起的支铰力是阀门开启过程中支铰最大荷载点；阀门动水关闭可能引起的阀门前后实际作用水头超过起始水头会造成支铰承受更大的荷载，是设计应特别注意的工况。与支铰时均荷载相比，支铰力脉动量较小，其优势频率与门后压力脉动的优势频率较吻合，两者的功率谱密度均表现为具有低频优势分量的宽带噪声谱。     

万安水电站护坦锚筋试验及计算分析

在水工建筑物的护坦设计中,当荷载较大、护坦较厚时,常采用锚筋护坦方案。本文根据万安水电站护坦锚筋试验的实测资料,对锚筋作用的圆锥体理论、锚筋的破坏形式以及护坦锚筋设计中的有关问题进行分析探讨,并提出有关看法,供今后设计参考。     

拱坝溢流水舌对河床作用力及其影响的研究

一、前言 拱坝下游消能采用跌塘式消能工是简便、经济的方法。但是,由于对跌落在坝脚附近的水舌,其巨大能量能否造成河床严重冲刷、护坦损坏以及作用在跌落处附近动水压力的脉动能否引起坝基及坝体振动等方面的评价,却常有不同看法。主要原因是对跌落水舌冲击河床的作用,从理论和实践上还有许多解释不清楚的问题。然而,从水动力学     

水垫塘底板稳定性控制指标的探讨

基于几个高坝水垫塘底板水力模型试验研究，对稳定性控制指标进行了探讨。从脉动压强、上举力和冲击压强之间关系的角度，得出了冲击压强所表示水动力荷载的量化指标。文中所述成果可用以评价类似工程的底板稳定性并作为设计依据。     

窄缝消能工动压及脉动特性

本文通过大量实验,对窄缝消能工的时均动水压力及脉动压力特性进行了初步研究.认为:窄缝消能工的底板和边墙所承受的动水压力比常规挑坎情况大得多,窄缝消能工的动水压强沿程分布规律符合本文表达形式(2)的;高速水流对窄缝消能工边墙冲击的脉动特性属于低频脉动,边墙上的脉动荷载占相应的动水荷载的比值较小,脉动能量主要集中在极低的频率范围内,因此动水压力脉动引起窄缝消能工边墙振动的可能性较小;窄缝消能工边墙的水流脉动压力振幅概率分布符合正态性.     

射流冲击下护坦板块失稳机理的随机分析

高水头射流是水利工程中常见的水力现象。挑跌流消能是我国泄水工程中较普遍采用的消能方式。鉴于高速水流对护坦板块的破坏作用及对建筑物的影响一直没有弄清楚,本文从水力学随机过程理论的观点出发,结合二滩水电站双曲拱坝消能防冲作了模拟试验研究。将护坦板块在水流作用下的特性视为二阶矩随机过程x(t),寻求x(t)与它的导函数x(t)、x(t)的相关矩:从而求出各阶谱矩 分析了护坦板的随机属性,探讨了射流对下游河床的动水作用与护坦板失稳过程的水力学机理;分析了使护坦板块失稳的上举力的成因;指出了增加护坦板稳定性的条件。