泥石流浆体作用下钢-混凝土组合式新型拦挡坝承载性能分析

在重力式拦挡坝的基础上,提出了一种前部为混凝土实体,同时后部设置钢管支撑体系的钢-混凝土组合式新型拦挡坝。基于计算流体动力学理论和流固耦合分析方法,对重力坝与新型坝进行了泥石流浆体空库过流条件下的对比分析,证实了新型坝具有更加优越的承载性能,并以水利水电工程拱坝体型设计中的柔度系数作为一项重要参数,从杆件截面规格和支撑间距两个方面优化了支撑体系,给出了新型坝的结构方案及其适用条件。结果表明,建议以流动状态稳定后的浆体动压力作为结构设计中的荷载工况之一;柔度系数超过15的重力坝从力学上属于平面应变问题;新型坝适用于迎流面坡比为1：0.3且柔度系数大于8.5的重力式低坝以及柔度系数大于10.0的重力式中坝,在该条件下,相比于重力坝,新型坝的极限承载力增长了10%~20%。

泥石流块石冲击下新型拦挡坝动力响应试验研究

针对泥石流灾害拦挡工程结构型式缺乏创新以及相关试验研究工作欠缺问题,本文提出了两种钢-混凝土组合式新型拦挡坝型式。利用自主设计的冲击模拟试验台对坝体结构在固体冲击作用下的动力响应进行了试验研究和对比分析。结果表明:支撑体系的加强作用和耗能元件的耗能作用有效减轻了新型坝体实体坝身的破坏程度;重力坝动力响应衰减历时至少5倍于带支撑拦挡坝实体坝身,并且后者的动力响应峰值显著低于前者,坝体结构的整体刚度得到了明显增强;耗能坝实体坝身动力响应达到峰值所需耗时是重力坝的2倍有余,并且前者的动力响应峰值相较于后者明显降低,耗能元件的缓冲和耗能作用十分显著。