Safety evaluation and the static-dynamic coupling analysis of counter-arched slab in plunge pool

The stability of plunge pool slab of drainage structure is crucial to energy dissipation,but the working conditions of counter-arched slab are very complex and its stress procedure is considerably nonlinear and coupling.Therefore,a nonlinear static and dynamic coupling method to analyze the counter-arched slab configuration is put forward,which can reflect the coupling of dynamic loads,slab,anchor bars,groundwork and abutment as well as the dynamic procedure of instability.Various nonlinear factors and static-dynamic coupling are taken into consideration,and the working conditions,stress mechanism,dynamic instability procedure and influential instability factors are revealed.The proposed method thus provides a comprehensive safety evaluation method of plunge pool,which further pro-vides an important theoretical basis for engineering design of counter-arched slab in plunge pool.

反拱型水垫塘底板结构的稳定性研究

在研究反拱型水垫塘底板上整体水动力荷载特征的基础上,针对反拱底板的结构受力特点,提出了“随机拱”分析模型,对反拱型水垫塘底板结构局部和整体的稳定性进行了定量分析,从板块极限平衡角度给出了反拱型底板优于平底板的量化指标。

水垫塘内冲击射流特证及其对岩石河床的冲刷

本文详细地分析了水垫塘内淹没冲击射流的基本特征，针对不同性质的流动区域，首次提出采用不同的岩块起动判别条件．

反拱型水垫塘——窄河谷大流量高坝泄洪消能工的合理选择

以某大型水电工程为背景,通过考察其地形、地质、水力学、结构、施工和运行条件,经论证得出反拱型水垫塘与之最为协调,最适宜于做窄河谷大流量高拱坝的泄洪消能工,其优点突出.水弹性模型试验研究证明:反拱型底板抗浮稳定安全系数比平底板大得多,反拱型水垫塘是一种安全性选择.

高拱坝挑跌流泄洪消能水垫塘底板稳定性研究

通过对水垫塘不计止水等作用的 2 0种组合工况的实验研究 ,定性地分析了不同地基条件、单宽流量和水垫深度对底板稳定的影响 ;并对水垫塘的优化设计和防止底板失稳破坏等问题进行了探讨。

水垫塘反拱形底板局部稳性分析

针对局部脉动随机荷载在某一时刻出现大的数值造成局部板块失稳的可能性,结合某高拱坝水垫塘反拱形底板稳定性的研究,用"随机拱"的概念,建立了基于板块极限失稳的力学模型和与其相应的物理模型,分析了单个板块的局部稳定性,导出了板块局部失稳极限抗力的表达式.力学模型计算和物理模型实验得出的极限抗力结果一致.从板块极限平衡角度得出了反拱形底板优于平底板的量化指标.结果表明,反拱形底板安全系数大于平底板3倍以上.以某高拱坝的工程实例计算了安全系数.

挑跌流护底或不护底水垫塘控制标准研究

本文使用锦屏一级、溪洛渡、糯扎渡三个大型工程的水垫塘1∶100水弹性块体模拟底板的水工模型研究了块体失稳条件。并采用专门设计的测试块体承受脉动上举力装置,测试了块体具有一定抗力条件的受力过程。进行了回归分析,给出了一定抗力条件下的安全水深,或一定水深条件下所需抗力(板重力和加锚固)大小的公式。本文对护底或护坡不护底的水垫塘塘底破坏性分析都有参考意义。

水垫塘底板稳定性控制指标的探讨

基于几个高坝水垫塘底板水力模型试验研究,对稳定性控制指标进行了探讨。从脉动压强、上举力和冲击压强之间关系的角度,得出了冲击压强所表示水动力荷载的量化指标。文中所述成果可用以评价类似工程的底板稳定性并作为设计依据。

水垫塘反拱型底板衬砌结构的非线性分析

反拱型底板的稳定性是实现消能防冲的关键所在,其受力过程表现为一种高度的非线性.为此,采用AN-SYS程序中三维非线性弹簧单元模拟锚固钢筋的黏结滑移,接触单元模拟水垫塘底板结构之间的接缝以及底板、拱座与基岩之间的接触面,建立反拱型水垫塘的有限元模型,通过长潭岗水垫塘的工程实例说明了该模拟方法的合理性,并应用该方法对拟建的拉西瓦反拱型水垫塘进行稳定性分析,结果表明,反拱型底板具有较好的受力条件,其稳定性能够得到保证.

平底水垫塘底板块失稳的数值模拟

应用紊动射流理论、瞬变流理论和随机函数模拟方法 ,建立平底板块失稳的数学模型 ,用特征线法数值求解得到底板缝中动水压力、流速、板块上举力以及板块失稳水深等。小湾水垫塘板块稳定性试验和溪洛渡反拱水垫塘底板缝隙中动水压强的试验研究表明该模型合理 ,可预测水垫塘底板块失稳。

高拱坝下游水垫塘底板块稳定性设计

本文分别对高拱坝下游平底水垫塘和反拱水垫塘底板块的稳定性问题进行了分析，并通过对板块的受力分析建立了相应的稳定性条件．结果可供设计部门应用．

高水头大流量作用下反拱水垫塘弹性单底板块振动规律研究

对反拱水垫塘单底板块振动特性进行了理论分析,提出了在止水破坏、锚固力失效后,拱圈单底板块失稳分为自由振动、锁定、滑动变形及失稳破坏4个过程。对高水头、大流量作用下,反拱圈弹性单底板块的振动特性进行了试验研究,给出底板块沿流程各振动区域的划分界限,得到拱圈单底板块振动特征值沿流程分布规律及时域和频域特性,为反拱水垫塘失稳机理的研究提供了科学依据。

水垫塘底板稳定研究

通过对水垫塘底板不计止水、抽排和锚固等作用的２０多种组合工况的试验研究，获得了板块开始失稳时的水流条件和动水压力的试验成果；分析了单宽流量和板块大小对板块稳定的影响；导出了板块稳定的必要条件；并应用所得成果对某工程水垫塘底板的稳定性作了分析。

白鹤滩水电站反拱型底板非线性静力分析

基于非线性接触理论,结合有限元分析方法对弦长达到130 m、分块较多的反拱底板水垫塘进行敏感性分析,研究正向荷载作用下不同锚固水平和方式、反拱曲率及键槽对反拱水垫塘稳定性的影响。并得出以下结论:锚筋对反拱形底板的整体稳定起关键性作用;均布荷载作用下锚筋均匀分布最利于整体稳定,中间板块不锚固是可以选择的利于成拱的方式;对于弦长达130 m的反拱水垫塘,反拱圆心角74°左右较合理;键槽对局部稳定性有明显提高。

高坝水垫塘护坡板块动水压强特性试验研究

针对高坝泄洪消能防护安全问题,通过模型试验,对护坡板块背/迎水面的动水压强进行同步测量,从时域、频域角度研究护坡板块的动水压强特性,对比不同止水破坏型式和不同排水速率对护坡板块的水动力特性的影响,揭示护坡结构失稳机理。结果表明:(1)在排水失效情况下,盲缝一(仅上侧止水破坏)为止水破坏最不利情况,缝隙内的水不容易排出,护坡板块背水面脉动压强最小、时均压强最大,产生较大的时均压强差,背/迎水面测点的相关性最弱会产生较大脉动压强差;时均压强占主导地位,产生较大的背/迎水面总压差,致使板块最容易失稳。(2)对于抽排板块,当排水速率一定时,板块下部测点的时均压强差大于上部测点;随着板块排水速率的增加,背水面时均压强和背/迎水面压强差都逐渐减小,且减小趋势变大。对于水位剧烈波动区域,抽排板块相对于排水失效板块更利于护坡结构的稳定。研究成果可为水垫塘边坡防护结构的设计优化提供理论依据。

射流冲击下水垫塘底板失稳的模糊随机分析

本文从水垫塘底板失稳过程的形态和机理出发 ,采用模糊随机概率的分析方法对水垫塘底板的稳定性进行了分析讨论 .计算分析结果表明 ,由于考虑了底板失稳过程的渐变过渡特性 ,采用模糊随机概率分析法比常规的失稳概率方法更全面。

肋形溢流坝与挑流水垫塘研究

以某260m高坝的30000m3/s大泄量挑流水垫塘工程为背景,采用1∶100水工模型,使用肋形溢流坝概念研究表、中、底孔消能工的合理形式和配置,大大减轻了挑流水垫塘的负荷,从而充分发挥水垫塘消能和调整流态的作用.同时,采用各种测试手段和方法弄清了挑流水垫塘的工作机理和底板稳定因素,从而提出了底板设计建议以及优化途径.

水垫塘反拱底板稳定性的块体弹簧元分析

本文首次建立用于分析水垫塘反拱底板稳定的块体弹簧元的数学模型 ,并编制了相应的计算程序 ,结合黄河拉西瓦工程分析了反拱底板的稳定性 ,计算结果与试验结果吻合较好。该方法较好地模拟了反拱底板的受力特征和失稳机理 ,计算结果可靠且精度较高 ,对工程设计有较高的参考和实用价值。

白鹤滩水电站反拱型水垫塘水动力特性及底板稳定性分析

基于水弹性模型试验,研究了白鹤滩水电站水垫塘反拱型底板的水动力荷载特性,结合有限元模型分析了反拱型底板的稳定性并与平底板进行了比较。结果表明,反拱底板与平底板的荷载水平相当。在底板锚固水平4.43 t/m2的条件下,校核工况与设计工况平底板的最小安全系数分别为0.47和0.50,反拱底板的最小安全系数分别为1.11和0.89,而考虑拱座约束的反拱底板则达到1.81和1.75,大幅提高并且更加接近实际受力情况,保证了结果的可靠性。泄洪工况反拱拱座的最大位移1mm,整体稳定有保障。