反拱水墊塘拱圈底板塊軸力變化規(guī)律的研究.pdf

1、高水頭、大流量作用下的反拱水墊塘是對(duì)河床的一種有效防護(hù)措施。反拱水墊塘底板是否穩(wěn)定一直是設(shè)計(jì)人員關(guān)心的問(wèn)題之一，也成為其廣泛應(yīng)用的瓶頸。本文主要研究了拱圈底板止水破壞，錨固失效后，拱圈底板塊軸力的變化規(guī)律以及底板塊破壞的可能性，這對(duì)揭示拱圈底板塊破壞機(jī)理具有重要的理論意義和實(shí)際工程意義。首先應(yīng)用力學(xué)平衡方程，對(duì)拱圈底板塊鎖定狀態(tài)下的受力進(jìn)行了分析，導(dǎo)出底板塊軸力與上舉力、重力之間的關(guān)系，得到拱圈底板塊軸力的計(jì)算公式。根據(jù)重力相似準(zhǔn)則，設(shè)

2、計(jì)了反拱水墊塘精細(xì)水力學(xué)模型和量測(cè)拱圈底板塊軸力的裝置。采用先進(jìn)的量測(cè)系統(tǒng)和傳感器，對(duì)拱圈底板塊軸力進(jìn)行試驗(yàn)研究，得到了拱圈底板塊軸力沿流程和沿橫向的變化規(guī)律。拱圈底板塊軸力在沖擊強(qiáng)振區(qū)和上下游強(qiáng)振區(qū)有不同的特點(diǎn)。沖擊強(qiáng)振區(qū)，底板塊軸力瞬時(shí)值變化快、變幅大；在強(qiáng)振區(qū)首部和末端，拱圈底板塊鎖定和解鎖交替出現(xiàn)，形成瞬時(shí)拱；在上下游強(qiáng)振區(qū)中部附近，拱圈底板塊完全鎖定成局部，或整體拱，拱圈上出現(xiàn)局部拱的底板塊數(shù)目不確定，一般為2～3個(gè)局部拱。拱

3、圈底板塊數(shù)越多，局部拱數(shù)增多，底板塊軸力增大并趨于恒定。底板塊軸力的傳遞規(guī)律是從位移最大的鎖定底板塊向兩端塊進(jìn)行傳遞，試驗(yàn)結(jié)論證實(shí)了對(duì)底板塊軸力的理論分析。底板塊軸力頻率譜分析表明，其頻率為低頻窄帶分布，優(yōu)勢(shì)頻率在0.0～0.2Hz。分析了底板塊受壓強(qiáng)度與其位移之間的關(guān)系，認(rèn)為拱圈底板塊振動(dòng)時(shí)，底板塊錨固力失效是由底板塊上舉力、底板塊軸力和摩擦力共同引起。在沖擊強(qiáng)振區(qū)，底板塊瞬時(shí)強(qiáng)度可能超過(guò)混凝土的抗壓強(qiáng)度；在上下游強(qiáng)振區(qū)，底板塊容易發(fā)