高拱坝坝身表孔和深孔水流无碰撞泄洪消能试验研究

宽尾墩和窄缝收缩式消能工具有使水流横向收缩、垂向扩散及纵向拉长的功能。本文将宽尾墩和窄缝挑坎分别应用于高拱坝坝身表深孔,并对表孔和深孔出口不同体型组合进行了联合泄洪消能效果的模型试验研究。试验结果表明,当表孔采用宽尾墩、深孔采用窄缝挑坎时,获得了窄长的下泄水流流态,表孔和深孔水舌空中相互穿插下落,不发生碰撞,不仅实现了无碰撞消能的目的,有助于降低泄洪雾化的强度,而且水垫塘底板冲击动压减小。本消能方式可以充分利用下游河道的纵向空间,特别适合于狭窄河谷中的高拱坝坝身泄洪。     

高拱坝表孔宽尾墩跌流水舌运动特性研究

为了探索高拱坝坝身表孔溢流采用宽尾墩堰顶收缩射流技术的可能性，在对水舌分散机理进行理论分析的基础上，对300m量级高拱坝条件下不同出流角度和不同泄流量下的宽尾墩射流水舌形态进行了实验观测．结果表明，采用跌流出口时，当跌流水舌在出口断面处于急流流态时，受断面收缩形成的冲击波的影响，跌流在出口断面沿垂向不同深度的水质点出射方向发生明显的改变，水舌在纵向明显拉开，具有良好的分散特性；当跌流的出口为缓流时，跌流水舌形成类似舌形坎的水舌流态，入塘水舌成月牙形，无论在纵向还是横向均充分拉开，使入塘水舌的分散度大大增加．     

高拱坝表孔宽尾墩对泄洪能力影响的试验研究

为了研究高拱坝采用堰顶宽尾墩收缩射流技术对过流能力的影响，本文在溪洛渡1∶100的整体模型上对不同堰前水头和不同宽尾墩收缩比条件下的流态和泄流量进行了试验研究。结果表明，随着堰前水头和不同宽尾墩收缩比的变化，闸室中会出现自由跌流、急流冲击波、水跃壅水和缓流4种不同的流态，而不同的流态，影响泄流量的因素也不同，定量给出了设计洪水及校核洪水时收缩比对过流能力的影响。     

亭子口水利枢纽表孔体型优化试验研究

为了解决亭子口水利枢纽上下游水流的衔接问题,采用水工模型试验的方法对其表孔体型及消能工进行了优化.从流态、冲刷、压力等几个方面比较后,发现采用Y型宽尾墩对缩短池长是不利的,仅出宽尾墩后的上部水舌较稳定,在考虑工程安全的前提下,并结合类似工程及水力计算成果后,模型推荐方案为:矩形宽尾墩收缩比0.3,消力池池长135 m,池底高程355 m,尾坎高程367 m.成果可供设计参考.     

二滩拱坝泄洪表孔闸墩抗震分析

本文采用动力有限元方法,对二滩拱坝表孔闸墩进行了抗震分析。在分析中提出的坝上附属建筑物的抗震计算方法,既有一定的理论基础,又经济简便,有利于实际应用。另外,本文首次计算出高拱坝的加速度分布曲线,对设计具有一定的参考意义。     

高拱坝表孔宽尾墩体型参数对泄流能力的影响

高拱坝坝顶较薄,表孔溢流坝面较短,导致宽尾墩应用于高拱坝表孔对泄流能力会产生一定的影响,为探究满足表孔泄流能力设计要求的宽尾墩体型,基于东庄水利工程,采用数值模拟方法,研究宽尾墩俯角、收缩比、墩尾折角、始折点位置等体型参数对高拱坝表孔泄流能力的影响以及泄流能力与过堰水流弗劳德数Fr的关系。研究结果表明,表孔泄流能力随着宽尾墩俯角的减小而减小,随着收缩比的减小而减小,随着墩尾折角的减小而增大,随着始折点位置与堰顶水平距离的减小而减小;提出了表征宽尾墩各类体型参数与堰上水头影响的综合影响系数k综,当k综≥2时,宽尾墩不影响表孔的泄流能力,当k综2时,随着k综值的减小,宽尾墩对表孔泄流能力的影响逐渐增大;过堰水流Fr沿程变化曲线在宽尾墩始折点上游存在一个折点,该折点处的Fr越大,宽尾墩对表孔泄流能力的影响越小。     

高拱坝表孔挑坎水力特性的数值模拟研究

本文对高拱坝坝身表孔多种型式的挑坎进行了数值模拟计算,对流道内水深、压强、流速分布以及挑坎结构对孔口泄流能力的影响等分别进行了研究。结果表明,宽尾墩较大幅度地增加了流道的水深与压强;楔形体挑坎则可以在不明显增加流道水深与压强的前提下,对水舌进行纵向拉伸;而底板镂空型的楔形体挑坎能够进一步减小挑坎水深与压强。各挑坎末端最大流速及平均流速均差异不大,但是出挑水舌的挑角有较大的差异;同时,各挑坎体型对流道泄流能力不造成影响。研究成果可为高拱坝表孔挑坎的选型提供一定的参考价值。     

考虑多工况的拱坝表中孔挑坎体型优化

本文结合高拱坝下游设置护坦的情况,从多工况优化的观点出发,研究了表孔、中孔挑坎的设计,内容包括:建立多工况优化的数学模型;推导适用的优化方法等。可供类似消能工的初步设计参考。     

拱坝溢流表孔CADC系统设计

拱坝溢流表孔CADC系统，是以理想坝体结构数据为初始条件，用户可在系统设置的参数文本文件中输入有关的设计参数，在系统设定的模式支持下能够完成溢流坝面曲线的选择与计算；闸墩结构的选型设计；溢流坝面上下游结构设计及溢流表孔在坝体上的布置设计等项工作；还可同时输出溢流表孔拱坝断面布置图、溢流表孔结构详图和溢流坝面施工数据表。     

高拱坝溢流表孔分流齿坎的布置体型与作用效果

在高拱坝工程溢流表孔上设置分流齿坎具有分散水舌能量、降低下游水垫塘底板冲击压强的作用,是一种颇具竞争力的体型优化技术措施。本文结合采用6表孔与7深孔布置的白鹤滩水电站,开展了坝身泄洪水工模型试验研究,系统研究了溢流表孔分流齿坎的布置方法、细部结构体型及其作用效果。研究发现,该工程1^#表孔出口采用外侧单边齿坎、4^#表孔出口采用双侧边齿坎的分流齿坎布置方法,是降低下游水垫塘底板冲击压强的较优布置方案。针对分流齿坎的宽度与挑角开展的进一步研究发现,单个分流齿坎的宽度宜取表孔出口宽度的0.18～0.23倍、挑角宜采用15°～20°,是较佳的细部结构布置参数。上述研究成果可供类似工程参考。     

特高拱坝表孔溢流面混凝土翻模工艺优化

锦屏一级水电站大坝溢流面混凝土施工在设计阶段拟采用常规工艺,实际施工过程中发现可能无法满足度汛对工期的要求。经过技术分析,并借鉴国内成功实施的大坝溢流面混凝土施工经验,提出了溢流面混凝土与大坝混凝土一次浇筑、溢流面层采用翻模工艺、支撑大梁采用悬臂支模的优化方案。工程实践表明,新的工艺方案保证了溢流面混凝土的结合质量,且节约工期5~7个月,相关经验可供类拟工程借鉴。     

高拱坝深孔预应力闸墩锚固形式研究

基于大型有限元程序ANSYS的子模型技术对某高拱坝预应力闸墩进行三维有限元计算,研究预应力闸墩锚固形式。对比分析闸墩上游预留竖井式、胶结式内锚头和U形锚固三种锚固形式的应力分布规律;并综合比较,推荐最终采用的锚固形式——U型锚固,为闸墩结构设计提供依据,对工程设计和施工具有参考价值。     

高拱坝坝面防渗涂层数值模拟研究

聚脲防渗材料在大型水利水电工程中应用十分广泛,在工程不失防渗功能情况下,选择合理的铺设厚度及铺设方法对节省工程投资具有重要的现实意义。通过建立混凝土块体与聚脲接触模型,采用Ogden材料对聚脲防渗材料进行模拟,运用ADINA软件模拟涂层厚度、垫层宽度对聚脲应力、变形特性的影响进行参数化分析。研究结果表明:防渗材料最大正应力和最大厚度改变量与裂缝的开度、水深、涂层厚度及垫层宽度等相关,且垫层宽度对最大正应力和最大厚度改变量的影响较大。     

高碾压混凝土拱坝中的构造缝问题研究

为了控制施工期温降引起的坝体裂缝，国内外已建成的几座碾压混凝土拱坝普遍设置了诱导缝。我国在国家“八五”科技攻关过程中深入研究了诱导缝的作用和合理布置问题，提出了诱导缝等效强度计算模型和断裂判别式以及有效作用范围估计方法，为诱导缝设计提供了理论依据，并对高碾压混凝土拱坝设置少量横缝的作用和适用条件提出了依据。     

大岗山拱坝泄洪深孔配筋设计研究

拱坝常用的泄洪深孔承受的荷载大,孔口区域结构应力影响因素多且关系复杂,需在孔口周围适当配筋改善孔口结构的应力状态,确保大坝施工及运行期安全。以大岗山水电站拱坝为例,建立了三维线弹性有限元应力分析模型。在孔口应力有限元分析基础上,采用子模型法对深孔配筋进行精细模拟计算,依据计算结果进行了深孔孔口配筋设计。通过与类似工程的对比分析,表明所采用的计算方法是合理的。     

高拱坝坝身泄洪规模探析——以白鹤滩水电站为例

坝身泄洪规模对于高拱坝工程的泄洪安全有重大影响,是高拱坝水力设计中关键的技术参数之一。本文基于白鹤滩水电站坝身泄洪水工模型试验成果与水垫塘底板最大冲击压强宜小于15.0×9.8 kPa的技术基准,给出了该工程坝身泄洪规模的具体量值,并从水垫塘单位水体消能率角度与同类型工程进行了对比。试验研究表明,坝身泄洪规模与水垫塘底板冲击压强之间有显著相关性:在表孔单独泄洪运行工况下,随坝身泄流流量的增加,水垫塘底板最大冲击压强以幂函数的形式增大,且增幅十分明显;而在表深孔联合运行工况下,水垫塘底板最大冲击压强则主要取决于表孔与深孔泄流流量之比,基本上为线性关系。     

坝顶开孔的双曲拱坝设置水平梁和闸墩的应力分析

采用有限单元法计算并比较了薄碾压混凝土双曲拱坝在坝身无孔、设表孔以及设表孔的同时又增设水平梁和闸墩三种情况下的坝身应力分布．计算结果表明，坝体设表孔及增设水平梁和闸墩对拱坝应力的影响是局部的，主要集中在孔口周边及附近，而对拱坝的下部影响很小．