高壩消力塘防護(hù)結(jié)構(gòu)安全問題研究.pdf

1、在已建的大型水電站中，作為消能防護(hù)結(jié)構(gòu)的底流消力池和拱壩水墊塘，由于對其穩(wěn)定機(jī)理復(fù)雜性認(rèn)識不深，以致設(shè)計或運(yùn)行不當(dāng)，造成破壞的事件屢見不鮮。本文針對高壩泄洪消能防護(hù)結(jié)構(gòu)的安全問題，通過模型試驗、理論分析、原型觀測及有限元分析相結(jié)合對其進(jìn)行了研究，得出一些有意義的結(jié)論。 本文從底流消能和挑(跌)流消能防護(hù)結(jié)構(gòu)工程問題出發(fā)，從水力特性和結(jié)構(gòu)特性兩方面綜合研究了水平底板、反拱形底板及護(hù)坡的受力特性、穩(wěn)定機(jī)理，對影響泄洪消能防護(hù)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定

2、的主要因素進(jìn)行了分析，論述了泄洪消能防護(hù)結(jié)構(gòu)的試驗研究方法，提出了模型試驗的主要控制措施，介紹了物理模型及數(shù)值計算兩種研究泄洪消能防護(hù)結(jié)構(gòu)動力響應(yīng)的方法。 從底板抗浮升穩(wěn)定準(zhǔn)則出發(fā)，分析了水墊塘平底板各種工況下穩(wěn)定模型及影響荷載，并對平底板的荷載特性進(jìn)行了研究。以魚塘水電站消力塘底板為研究背景，通過有限元分析方法研究了底板塊斷裂破壞這一新的破壞模式，著重探討了底板厚度、錨固鋼筋水平對底板斷裂或傾覆失穩(wěn)形式的影響。對五強(qiáng)溪消力池底

3、板的破壞原因進(jìn)行了試驗反饋分析。 對反拱底板的整體穩(wěn)定和局部穩(wěn)定機(jī)理進(jìn)行了深入分析，通過物理模型和理論分析，得出反拱底板局部穩(wěn)定條件大大優(yōu)于平底板的結(jié)論。對反拱底板曲率、板塊尺寸等體型參數(shù)進(jìn)行了試驗研究，得出了底板曲率和板塊尺寸對底板極限抗力影響規(guī)律。以長潭崗水電站為工程背景，通過設(shè)計研究，原型觀測及非線性有限元分析，研究證明了反拱型水墊塘的安全可靠性。觀測結(jié)果與有限元計算結(jié)果表明，采用接觸模型模擬板塊-拱座、板塊——基巖之間的

4、相互作用，以及采用非線性彈簧單元來模擬基巖與錨筋之間的粘結(jié)滑移作用是可行的，計算結(jié)果是可靠的。 初步研究了透水底板的水力特性，通過模型試驗，對底板各種透水率、透水孔直徑對底板上舉力和反拱底板拱端推力影響進(jìn)行了研究分析，得出結(jié)論：透水底板能顯著減小動水荷載，可大大增強(qiáng)泄洪消能防護(hù)結(jié)構(gòu)的安全。 本文還對“護(hù)岸不護(hù)底”水墊塘體型進(jìn)行了部分研究，得出結(jié)論：通過適當(dāng)擴(kuò)寬水舌沖擊區(qū)水墊塘寬度，可有效減小岸坡區(qū)沖刷能量集中，減少護(hù)坡工