基于锦屏一级原型观测水垫塘底板振动特性研究

锦屏一级水电站大坝作为目前世界最高双曲拱坝,对于高水头水垫塘振动安全问题最为显著。基于锦屏一级高拱坝水垫塘泄洪振动原型观测试验,分析研究了在不同组次下水垫塘底板的振动响应,研究结果表明锦屏一级水垫塘底板在深孔单独泄洪时振动强度沿程逐渐增大,在表孔单独泄洪和表深孔联合泄洪时水舌在水垫塘附着点水流紊动剧烈,振动强度大;底板振动的优势频率基本分布在0.3-1.3 Hz之间,属于水流脉动的频率范围,在水流荷载作用下,底板做受迫振动;各相邻测点底板振动有很好的相关性;各组次底板振动的空间积分尺度都维持在45m以上,底板的整体性和结构完好。给锦屏一级水电站合理调度、科学的运行以及下游泄洪建筑物的运行安全提供了参考。

跌坎消力池水力特性试验研究

为研究跌坎消力池水力特性,基于某工程1∶50水力学模型试验,对跌坎与非跌坎消力池临底流速、时均压强、脉动压强与空间积分尺度进行了对比分析。结果表明,在试验范围内,跌坎消力池底板最大临底流速降低了38.5%;最大时均压强降低了30%;最大脉动压强均方根降低了50%;最小空间积分尺度增大了75%。随着入池水流流量的增大,上述水力学指标变化的幅度呈增大的趋势。从底板安全的角度,跌坎消力池比非跌坎消力池显现出了更为优良的特性。

基于现场实测的渤海风速特性研究

风荷载是影响海洋结构物设计和安全服役最为显著的环境因素之一。利用在役海洋平台监测系统对渤海风速场展开长期监测,获得了长期的风速信息。对极值风速进行分析,利用极值Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型分布对风速极值的概率密度进行拟合。基于极值Ⅰ型概率分布,获得了渤海海域重现期为5 a、10 a、30 a和50 a的最大风速值。对年最大风速的脉动风分量、湍流强度、阵风因子进行了分析。考虑高频分量的影响,利用小波变换,得到了脉动风速的近似分量和细节分量,计算了实测风速的纵向和横向的空间积分尺度。对比经验脉动风谱与实测脉动风谱,证明了Davenport风速谱能够较好地拟合渤海现场风速场。

平底水垫塘泄洪振动的相关性特征研究

水垫塘底板在泄洪产生的水动力荷载作用下产生振动,其振动的整体性可以在一定程度上反映底板结构的完整性。研究底板在泄洪条件下振动的相关性特征可以为识别底板结构的完整性提供重要的参考依据。文章以某底流消能水垫塘原型观测数据为依据,分析了底板泄洪振动的相关性特征。研究表明,底板结构完好时,其泄洪振动的相关性较好,相邻两点振动的相关系数高于0.8;同种工况下,中轴线附近底板振动的纵向空间积分尺度最大,同桩号横向空间积分尺度次之,右岸纵向空间积分尺度最小。