拱坝挑流坎的优化与水垫塘底板压强研究

PIV技术在水垫塘实验模型淹没射流中的应用张明亮，陈刚，许联锋，李志高（西安理工大学水力学研究所西安 710048）摘要本文使用PIV技术对模型单股淹没射流流场进行了测量,得到流场的流态及其它的特征参数：等流函数线、涡量、湍动能等，这些参数对水利工程中水垫塘的理论研究有重要的意义。

本文系统地研究了水垫塘的流动特征，测量结果可为数值模拟水垫塘流场提供对比的数据，为降低塘底动水压强、充分发挥水垫塘的消能效率和水垫塘的优化设计提供指导和依据。

关键字PIV，淹没射流，湍动能Application of PIV for submerged jet in water cushion poolZhang Ming-liang, Chen Gang, Xu Lian-feng, Li Zhi-gao(Institute of Hydraulics, Xi’an university of Technology Xi an,710048)Abstract Flow fields of single submerged jet in water cushion pool are measured by PIV method. Flow state and other characteristic parameter: equal stream line,vortx ,kinetic energry are found. The parameters have important meaning for theoretic investigation in water project. This measure results offer datas for numerical simulation of water cushion pool. A guide for optimazing the design of water cushion pool are offered in this paper.Key words PIV, submerged jet, kinetic energry1 前言泄洪消能是我国高坝建设中非常突出的关键问题。

水利水电枢纽工程泄洪消能设计分析水利水电枢纽工程泄洪消能问题，是工程设计的重要技术问题，需要有效的分析挡水、泄水、兴利建筑物的关系，合理布局。

同时要根据地形、水文条件等，合理的选择泄洪方式，科学选择与布置泄水建筑物，要选择安全可靠性能较高的消能方式，以解决水利枢纽泄洪的安全性问题，充分消能，减少对下游的冲刷。

1枢纽工程泄洪消能设计内容概述开展水利水电枢纽工程泄洪消能设计，主要涉及到枢纽总体布置、泄水建筑物的选型、消能工的选型、下游河床保护、岸坡保护等问题，需要做好水工模型试验，进行高速水流研究，以合理设计。

泄洪消能是衡量水利水电工程建设有效性的重要指标，通常采取建设配套设施的方式，来实现枢纽工程泄洪消能。

2水利水电枢纽工程泄洪消能技术2.1窄缝挑坎挑流消能技术此技术主要是在泄槽溢洪道与泄洪洞等的末端，建设挑流消能工。

此消能方式工程量较小，工程造价较低，被广泛应用于高坝大流量泄洪建筑物中。

龙羊峡水电站建设时，右岸高低两孔岸边溢洪道便采取了曲面贴角窄缝挑坎，出口单宽达到769m3/（s•m），并且左岸中孔出口转21.6°后接窄缝挑坎，其出口单宽达到643m3/（s•m），是我国水利水电枢纽工程建设中首个在低孔出口采取此技术的，技术水平远超国外最高水平。

随后，我国在此技术方面不断创新，单口宽度不断增加，被广泛的应用[1]。

2.2高拱坝泄洪消能技术此类型水利枢纽工程具有泄量大、泄洪总功率大等特点，在狭窄河谷地区的水电站，其泄洪消能和抗冲问题较为突出。

基于二滩工程泄洪消能经验，在后续工程中多采取分层出流、分区效能、水流撞击的方案。

除此之外，水垫塘型式也被广泛的应用，即复式反拱断面底板，利用河床基岩自然形成的形状，把底板制作为反拱形，借助力学特性，实现射流冲击荷载传递，发挥混凝土材料的性能优势，比如抗压特性，提升局部稳定性与底板整体稳定性。

譬如：长潭岗81.6m高的拱坝，其形成冲坑后，采用了反拱形，建设水垫塘，设计泄量为1184m3/s，底板厚度是1.1m，模型试验结果最大动水压强在250kPa左右，采取的是锚杆加固技术。

拱坝的消能和防冲拱坝泄流具有以下两个特点：（1）水流过坝后具有向心集中现象，水舌入水处单位面积能量大，造成集中冲刷，因此消能防冲设计要防止发生危害性的河床集中冲刷。

（2）拱坝河谷一般比较狭窄，当泄流量集中在河床中部时，两侧形成强力回流，淘刷岸坡，因此消能防冲设计要防止危及两岸坝肩的岸坡冲刷或淘刷。

拱坝消能形式通常有以下几种：1、水垫消能水流从坝顶表孔或坝身孔口直接跌落到下游河床，利用下游水流形成的水垫消能。

由于水舌入水点距坝趾较近，故需采取相应的防冲措施，一般都在坝下游一定距离处设置消力坎，二道坝或挖深式消力池。

如：法国的乌格朗拱坝，利用下游施工围堰做成二道坝，抬高下游水位；我国的红岩双曲拱坝（图1），在下游设置二道坝形成水垫消能。

图1 乌格朗拱坝消力池2．挑流消能这是拱坝采用最多的消能形式。

鼻坎挑流式、滑雪道式和坝身泄水孔式大都采用各种不同形式的鼻坎，使水流扩散、冲撞或改变方向，在空中消减部分能量后再跌入水中，以减轻对下游河床的冲刷。

为减小水流向心集中，国内外一些拱坝将布置在两侧或一侧的溢洪道的挑流鼻坎做成窄缝式或扭曲挑坎，使挑射出的水舌能沿河谷纵向拉开，既减少落点处单位面积能量又不冲两岸。

3．空中冲击消能对于狭窄河谷中的中、高拱坝，可利用过坝水流的向心作用特点，在拱冠两侧各布置一组溢流表孔或泄水孔，使两侧水舌在空中交汇，冲击掺气，沿河槽纵向激烈扩散，从而消耗大量的能量，减轻对下游河床的冲刷，但应注意两侧闸门必须同步开启，否则射流将直冲对岸，危害更大。

我国先后成功地修建了陈村、泉水和广西的山花（坝高45m）等两侧挑流对冲消能工。

在大流量的中、高拱坝上，采用高低坎大差动形式，形成水股上下对撞消能。

这种消能形式不仅把集中的水流分散成多股水流，而且由于通气充分，有利于减免空蚀破坏。

我国的白山重力拱坝采用高差较大的溢流面低坎和中孔高坎相间布置，形成挑流水舌相互穿射，横向扩散，纵向分层的三维综合消能，效果很好。

高拱坝水垫塘反拱型底板的体型马斌;练继建;杨敏;李毅佳【摘要】反拱型底板的稳定性是实现消能防冲的关键所在,为了研究反拱型底板块各体型参数对其稳定性的影响,结合某高拱坝水垫塘反拱型底板稳定性的实验研究,采用有限元数学模型及局部稳定性力学模型,从反拱水垫塘底板的圆心角、板块厚度、板块尺度和锚固水平等几个方面分析了底板稳定性与其体型的关系.结果表明,拱圈的圆心角及板块尺度不宜过大,板块厚度在满足稳定性要求的基础上可做适当调整,而锚固钢筋应尽量做到均匀布置.【期刊名称】《天津大学学报》【年(卷),期】2007(040)011【总页数】7页(P1284-1290)【关键词】水垫塘;反拱型底板;体型;稳定性【作者】马斌;练继建;杨敏;李毅佳【作者单位】天津大学建筑工程学院,天津,300072;天津大学建筑工程学院,天津,300072;天津大学建筑工程学院,天津,300072;天津理工大学经济管理学院,天津,300191【正文语种】中文【中图分类】TV653我国目前在建的高坝大部分位于深山峡谷中，一般具有窄峡谷、高水头和大流量等特点，如二滩、小湾、溪洛渡和拉西瓦等，它们普遍采用表、中联合泄洪，水垫塘消能的布置形式．水垫塘作为下游河床的防护结构，其自身在高速水流冲击下的稳定性是实现消能防冲的关键所在．反拱型水垫塘是利用河床基岩的天然形状将底板做成反拱形，利用拱形结构的力学特性，将射流冲击荷载传递到两岸山体或拱座，充分发挥混凝土材料的抗压特性和拱结构的超载能力，提高底板的整体和局部稳定性．根据已有的研究成果，反拱型水垫塘底板结构抵抗破坏的能力强，其稳定性大大优于平底板，在相同运行工况下，反拱型底板的安全系数可达平底板的2～3倍[1—4]．国外较早地采用了反拱水垫塘[5]，如西班牙 Susqueda双曲拱坝、南非P.R.Le.Roux双曲拱坝和格鲁吉亚Inguri拱坝等．20世纪80年代初，我国学者郭怀志等结合一中型砌石坝工程，对反拱形水垫塘进行了研究[6]．随后，在构皮滩、小湾和溪洛渡等工程的试验中，均对反拱形水垫塘进行了研究．湖南长潭岗水电站首先建成了反拱形水垫塘[7]，拉西瓦水电站也拟采用反拱型水垫塘．目前，人们对反拱型水垫塘进行了大量研究，但主要集中在水垫塘内的水流流态特征、底板表面的时均及脉动压强、脉动压力沿缝隙的传播规律、水垫塘底板稳定计算模式及控制指标等，虽然也有学者对反拱型底板的体型进行了研究[8]，但仅考虑了部分参数，反拱型底板体型对稳定性的影响还有待进一步研究．笔者以拉西瓦工程为背景，利用有限元数学模型和局部稳定性力学模型，主要从反拱水垫塘的圆心角、板块厚度、板块尺度和锚固水平等几个方面分析反拱水垫塘结构型式对稳定性的影响，为工程设计提供参考．由于射流水舌冲击压力的随机性，造成了反拱形水垫塘底板沿拱圈方向在任一时刻的荷载分布是不均匀的．同时，底板板块间缝隙的存在又使拱圈不成为一个整体弹性结构．因此，反拱形水垫塘底板在一些特定条件下有不能形成拱作用的可能性．即在某一时刻，作用于某单个板块的上举力出现大的数值，形成一种“随机拱”．此时，这个板块有失稳(出穴) 的趋势，两侧的板块可视为其拱座．如果此时该板块的上举力大于阻止其失稳的抗力，反拱底板就产生局部破坏．与此同时，作用在一个拱圈各板块上的荷载又通过拱结构传至拱端．如果拱座提供的稳固力大于拱结构传来的推力，则这个拱圈整体是稳定的．因此，反拱形水垫塘底板存在局部失稳和整体失稳两种稳定模式[9]．与整体失稳对应的是拱座的抗力，即拱座在保证安全的前提下所能承受的由板块传到拱端的最大推力．与局部失稳对应的是与平底板类似的单个板块的抗力．1.1 整体稳定性研究方法整体失稳是当反拱底板在水动力荷载或扬压力作用下形成整体上抬时，上举力或扬压力形成的拱端推力超过“拱座”的抗力产生的失稳．反拱底板的整体稳定依赖于拱座的稳定，即反拱水垫塘的稳定取决于拱圈稳定，拱圈稳定取决于拱座稳定．由于反拱底板结构的受力条件比较复杂，且各底板板块间存在缝隙，又使其不成为一个整体弹性结构，因此笔者利用ANSYS有限元通用软件，建立反拱水垫塘有限元模型[10]，对其整体稳定性进行分析．该模型采用三维非线性弹簧单元模拟锚固钢筋与基岩的位移协调、接触元模拟衬砌块接缝以及底板、拱座、基岩和边坡间的碰撞、滑移行为，采用附加质量考虑水体与底板之间的相互作用，能较为全面地反映水垫塘的受力特点和失稳机制．1.2 局部稳定性研究方法局部稳定性是建立在“随机拱”模型基础之上的稳定分析方法[11]．1.2.1 边缘衬砌块的稳定性分析边缘衬砌块临界破坏状态的受力情况如图1所示．图中：下标“i”表示边缘第i 块衬砌板；Ld为块体极限平衡时所需上举力；A为锚固力；N为拱的轴向推力；F 为板块间的摩擦力；τ为板块基岩间的摩擦力；f为混凝土块间的摩擦系数；fd为混凝土与基岩之间摩擦系数；α为板块中心线至水垫塘中心线的夹角；β为板块半中心角．边缘衬砌块没有承受其他块体传来的拱推力时，即拱的作用未形成时，板块受力分析是最危险的．由于水流荷载完全是随机的，运行过程中完全可能存在不形成拱作用的状态．由受力平衡可得：径向力平衡切向力平衡得边缘衬砌块（径向）稳定安全系数为式中Lmax为作用在板块上的水流最大上举力．1.2.2 中间衬砌块的稳定性分析当拱的作用形成后，即块体存在拱的轴向推动力．假定拱端提供的轴向推力为0N，切向锚固力为T，由边缘板块切向受力平衡可得由此可逆推出任意板块在临界平衡状态的轴向推力为当拱的作用形成后，根据中间板块径向受力平衡可得中间板块的安全系数为由以上分析模型可求出任一衬砌块的安全系数．拉西瓦双曲拱坝最大坝高 250 m，电站装机容量6×700 MW，为Ⅰ等大(1)型工程．坝址区为高山峡谷地貌，两岸坡陡峻，高差近700 m．坝后主要消能建筑物为水垫塘和二道坝．坝址的地形和地质条件决定了水垫塘更适宜采用反拱底板衬砌形式．反拱水垫塘长度约 218.30,m，横剖面按圆弧设计，底板最低点高程2,215.0,m，衬砌厚度 3,m，反拱中心角73.74°．每个拱圈内将底板均匀分成5块．水垫塘底板全断面布设锚筋并设有抽、排水设施，锚固水平底板，拱座为7.6 t/m2，边坡为5.0 t/m2．反拱水垫塘横断面见图2．3.1 反拱水垫塘圆心角对稳定性的影响对于弦长相同的反拱结构，其圆心角(或曲率)越大，则拱端推力的垂向分量也越大．较小的圆心角可充分利用拱座(山体)提供稳固力的水平分量，对于反拱结构的整体稳定性有利．然而，对于单个板块的局部稳定性来说，情况正好相反．因此，研究反拱结构的曲率对整体稳定性和局部稳定性的影响是有实际意义且必要的．建立拉西瓦水垫塘不同圆心角的有限元模型，计算工况为扬压力150 kPa，各圆心角下拱端推力及板块位移结果如图3和图4所示．图中板块相对位置均以α /θ 表示，α为各板块中心至水垫塘中心线夹角，θ 为水垫塘半圆心角，板块位移为底板沿径向的位移，以指向圆心方向为正．由计算结果可以看出，随着圆心角的增大，拱端推力逐渐增大，当圆心角为设计值(73.74°)时，拱端推力达到99.9×9.8 kN/m，然后开始有所减小．当圆心角小于45°时，拱端推力的水平分量逐渐增大，圆心角在45°～75°时，变化不大，圆心角大于75°后，水平分量开始减小．而拱端推力的垂直分量则随圆心角的增大，一直增大，使得拱座的竖向位移也呈现出相同的变化趋势，但是拱座的整体位移、应力值都不大．水垫塘底板块的最大位移逐渐减小，当圆心角较小时，中间板块位移较大，边缘板块位移较小，位移分布呈“Π”型，随着圆心角的增大，中间板块和第2、4块板块的位移逐渐减小，中间板块的位移减小更为显著，边缘板块的位移则逐渐增大，当圆心角达到105°时，边缘板块的位移已经超过其他板块，位移分布呈“V”型．图5为不同圆心角的反拱结构单个板块的极限平衡抗力，其中L为极限抗力，G 为各板块自重．从图5（a）中可明显看出，单个板块局部稳定极限抗力随反拱结构圆心角的增大而增大．当圆心角达到30°时，拱的作用就已经非常明显．拱形底板块的抗力比平底板增加了1倍多，第2、4板块也增加了0.7倍，而90°圆心角则分别增加了2.14倍和1.25倍．推力水平分量取得较大值，同时又使板块的极限抗力不致过低，即充分发挥拱在这两方面的作用．由图5（b）可分析各板块极限抗力的变化趋势，当圆心角大于30°时，曲线斜率降低，即抗力增量减小；但同时考虑拱端推力水平分量在45°～75°之间趋于平稳，当圆心角大于75°时，拱端推力水平分量急剧下降．综合两方面的因素，反拱结构圆心角在45°～75°之间较为适宜，应视工程具体情况而定．3.2 板块厚度对稳定性的影响当底板厚度变薄时，拱座位移和应力、板块位移、锚筋应力都呈增大趋势．扬压力主要靠板块自重、锚固钢筋力和拱座提供的推力来承担，以保持结构的稳定．由于底板厚度变薄，自重减轻，拱端推力和锚固钢筋应力势必增大，极限抗力减小，对于反拱底板的整体稳定性及局部稳定性均不利．因此，必须在拱座能维持稳定的情况下，板块的厚度才可适当减小．3.3 板块尺度对稳定性的影响在扬压力的作用下，反拱水垫塘底板分块数量对拱端推力及拱座、板块位移的影响不大．这是因为在扬压力(均布荷载)的作用下，不同数量板块构成的拱圈具有相同的拱作用．水垫塘在施工中的纵缝和横缝将底板分割成一定尺度的块体．反拱型底板块尺度对局部稳定性的影响主要体现在以下两方面：一是水流荷载(上举力)因板块尺度的不同而异；二是拱结构本身效应使其极限抗力有所不同．3.3.1 板块尺度对抗力的影响利用“随机拱”模型对板块尺度对抗力的影响进行分析，结果如图 6所示．由图可知，板块极限抗力随尺度的增大而减小，说明反拱形底板单个板块主要靠其他板块对其约束．因此，从反拱结构角度看，板块尺度越小越对局部稳定有利．但是，板块尺度小，作用其上的上举力就可能大，特别是脉动上举力会增大．3.3.2 板块尺度对上举力的影响上举力为作用在板块上下表面的动水压力之差．抗力增量系数为以单个板块(单个板块的圆心角2β与整个反拱圆心角θ的比值为0.111)的抗力为1，当板块面积增大(沿拱圈方向)后的抗力与单个板块抗力的比值．荷载增量系数与抗力增量系数类似．由文献[12]的点面脉动上举力转换系数计算出沿拱圈方向不同尺度的水流荷载，同时计算出相应的抗力，当板块尺度变化时，板块抗力增量与荷载增量的关系如图7所示．由图 7可知，当板块的尺度增大到2β/θ=0.20时，抗力增量速率降低，而荷载增量速率不变．因此，反拱形底板垂直水流方向的尺度不宜过大，否则，将不能充分利用其他板块对其产生的约束力．根据随机拱的力学模型，这种约束力主要来自其他板块的切向摩擦力和锚固力．3.4 锚固水平对稳定性的影响在扬压力的作用下，钢筋的不同锚固水平产生的拱端推力可能不同．在保证结构安全运行的前提下，应尽量减少锚固钢筋量，或是总体锚固量一定(同一拱圈)时，应通过合理布置钢筋来增强结构稳定．因此，有必要对扬压力作用下不同钢筋锚固水平下的整体稳定性进行研究．这里将钢筋的锚固水平分为两种情况考虑：①保持同一拱圈上锚固钢筋总量不变，在这里锚固总量为各个板块均匀锚固7.6 t/m2时的钢筋量，保持第2、4块的锚固水平不变，改变A1或 A5（A1=A5）与中间板块A3之间锚固水平的相对关系；② 同一拱圈均匀锚固，改变总体锚固水平．两种情况下的拱端推力计算结果如图8所示．由计算结果可知：①在扬压力(均布荷载)的作用下，当同一拱圈上的钢筋锚固量总体不变时，钢筋愈趋向于均匀布置时产生的拱端推力愈小，板块、拱座的位移和应力变化趋势与拱端推力一致，同一拱圈内的不均匀锚固可能使个别板块位移加大，从而加大拱端推力，同时也使局部区域的锚固钢筋达到屈服，所以在扬压力的作用下，应尽量均匀布置钢筋，使拱端推力较小，有利于反拱水垫塘底板的整体稳定；②同一拱圈上均匀锚固时，随锚固水平的增加，拱端推力降低趋势变缓，大约锚固5,t/m2后，再增加锚固量，拱端推力和拱座位移的变化效果不显著．拱端力系数N0/G =0.57时，两种锚固水平情况下的极限抗力计算结果如图9所示．本文在建立有限元数学模型和反拱形水垫塘底板失稳模式基础上，以拉西瓦水垫塘为例，分析了反拱水垫塘底板衬砌结构型式对稳定性的影响，进一步印证了反拱型底板的稳定性优于平底板的观点，并得到以下结论：(1) 综合圆心角对整体稳定性和局部稳定性的影响，反拱结构圆心角在45°～75°之间较为适宜．曲率过大，拱端推力的水平分量就小，不能充分利用拱座(拱端两侧山体)提供的较大水平力，或者说不能充分利用山体的横向约束；曲率过小，抗力不大，而且拱端推力水平分量也不大．(2) 对于局部稳定性来说，单个板块圆心角与整个反拱结构圆心角的比值不宜超过0.2．板块横向尺度过大，荷载增量大于抗力增量，不利于板块的稳定．(3) 底板厚度变薄将会导致拱端推力和锚固钢筋应力的增大，在保证拱座能维持稳定的情况下，板块的厚度可适当减小．(4) 钢筋锚固应尽量沿拱圈均匀分布，同一拱圈的不均匀锚固会导致个别板块位移加大，从而加大拱端推力，同时也使局部区域的锚固钢筋达到屈服，当同一拱圈上均匀锚固时，随锚固水平的增加，拱端推力降低趋势变缓，大约锚固5,t/m2后，再增加锚固量，拱端推力和拱座位移的变化效果不显著．【相关文献】［1］崔广涛，彭新民，杨敏．反拱型水垫塘——窄河谷大流量高坝泄洪消能工的合理选择［J］．水利水电技术，2001，32（12）：1-3．Cui Guangtao, Peng Xinmin, YangMin.Reasonable selection of high arch dam energy dissipator in narrow valley under large discharge— counter-arch slab plunge pool［J］.Water Resources and Hydropower Engineering, 2001, 32（12）：1-3（in Chinese）.［2］杨敏，练继建，王继敏, 等．水垫塘反拱形底板局部稳定性［J］．天津大学学报，2004, 37（7）：605-609．Yang Min，Lian Jijian，Wang Jimin，et al．Study on local stability of counter-arched slab in plunge pool［J］．Journal of Tianjin University, 2004, 37（7）：605-609（in Chinese）．［3］孙建，陈长值．反拱水垫塘与平底水垫塘底板稳定性诸方面之比较［J］．长江科学院院报，2003, 20（4）：3-6．Sun Jian，Chen Changzhi．Comparison of aspects on stability of inverted arch cushion pool with those of flat bottom one［J］．Journal of Yangtze River Scientific Research Institute，2003, 20（4）：3-6 (in Chinese)．［4］彭新民，王继敏，崔广涛．拱坝水垫塘底板拱型底板受力与稳定性实验研究［J］．水力发电学报, 1999, 18（2）：52-59．Peng Xinmin，Wang Jimin，Cui Guangtao．Study on the stability of slab in plunge pool of arch dam［J］．Journal of Hydroelectric Engineering，1999, 18（2）：52-59（in Chinese）．［5］艾克明．拱坝泄洪与消能的水力设计和计算［M］．北京：水利电力出版社，1987．Ai Keming．Hydraulic Design and Its Computation of Energy Dissipation and Flood Discharge for Arch Dam[M]. 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Water Resources and Hydropower Engineering，2002，33（3）：40-42（in Chinese）．［10］马斌．高拱坝及反拱水垫塘结构泄洪安全分析与模拟［D］. 天津：天津大学建筑工程学院，2006．Ma Bin. Safety Analysis and Simulation of Flood Discharge of High Arch Dam and Counter-Arch Plunge Pool［D］. Tianjin：School of Civil Engineering, Tianjin University，2006（in Chinese）．［11］练继建，杨敏，安刚．反拱型水垫塘底板结构的稳定性研究［J］. 水利水电技术，2001，32（12）：24-26． Lian Jijian，Yang Min，An Gang．Study on stability of counter-arch slab in plunge pool［J］. Water Resources and Hydropower Engineering，2001，32（12）：24-26（in Chinese）．［12］林继镛，练继建．二元射流作用下点面脉动壁压幅值计算［J］. 水利学报，1988，19（12）：34-40．Lin Jiyong，Lian Jijian．Calculation of the point and area wall fluctuatingpressure amplitude for twodimensional jet［J］. Journal of Hydraulic Engineering, 1988，19（12）：34-40（in Chinese）．。

高拱坝水垫塘反拱型底板的体型
马斌;练继建;杨敏;李毅佳
【期刊名称】《天津大学学报》
【年(卷),期】2007(040)011
【摘要】反拱型底板的稳定性是实现消能防冲的关键所在,为了研究反拱型底板块各体型参数对其稳定性的影响,结合某高拱坝水垫塘反拱型底板稳定性的实验研究,采用有限元数学模型及局部稳定性力学模型,从反拱水垫塘底板的圆心角、板块厚度、板块尺度和锚固水平等几个方面分析了底板稳定性与其体型的关系.结果表明,拱圈的圆心角及板块尺度不宜过大,板块厚度在满足稳定性要求的基础上可做适当调整,而锚固钢筋应尽量做到均匀布置.
【总页数】7页(P1284-1290)
【作者】马斌;练继建;杨敏;李毅佳
【作者单位】天津大学建筑工程学院,天津,300072;天津大学建筑工程学院,天津,300072;天津大学建筑工程学院,天津,300072;天津理工大学经济管理学院,天津,300191
【正文语种】中文
【中图分类】TV653
【相关文献】
1.反拱型水垫塘底板的结构型式与等效荷载的试验研究 [J], 彭新民;梁勇;杨敏
2.反拱型水垫塘底板结构的稳定性研究 [J], 练继建;杨敏;安刚;胡明罡
3.高拱坝水垫塘底板稳定分析研究 [J], 袁文健
4.水垫塘反拱型底板衬砌结构的非线性分析 [J], 马斌;练继建;杨敏
5.基于离散元的白鹤滩反拱型水垫塘底板稳定性研究 [J], 贾国新; 徐建荣; 彭育; 赵兰浩
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关于水工建筑中消力池底板设计的探讨[摘要] 消力池是水工建筑物经常采用的消能设施之一，其长期稳定和安全运行对确保大坝正常发电和汛期安全行洪至关重要，特别是消力池底板的安全稳定尤为关键。

据不完全统计，我国水利水电工程事故中，其中，有30%-40%是由于泄洪原因导致失事的。

而其中，发挥着关键作用的就是消力池底板。

因此，水利水电工程消力池底板设计的探讨有其必要性。

本文主要针对我国水利水电工程消力池底板设计进行简单的分析。

[关键字]水利工程消力池底板设计1消力池底板设计根据我国的形势和有关数据分析，当前采用底流消能的水利工程正在不断的减少。

目前，世界上最高的高坝是前苏联的苏扬舒申斯克，采用的底流消能设计，坝高达242米，其次就是巴克拉坝和德沃歇克坝，分别位于印度和美国，坝高分别为226米和219米。

目前，我国的高坝主要是宽尾墩底消力池，配备相应的消能工，如现有的安康水电站，索风营水电站以及向家坝水电站，坝高分别为128米、116米、187米。

消力池底板的设计形式多种多样，其中，最为常见的一种是平底消力池，并且还有不同形式的消能工作为辅助，另外还包括斜坡池、三级池、二级池等，通常这三种消力池呈现上宽下窄的形态，主要作为扩散式消力池来使用，其中，相对于平底池而言，斜坡池的优越性更好些。

一般而言，在设计底流式消力池时，一定要保持其应有的淹没度，同时，为了保证底板的稳定性，还要对底板动水压力的脉动情况进行分析。

另外就是戽式面流消能，其消能率较高，消力池的长度比较短，这种消能方式的应用，在国内应用比较普遍，如在1941年建起的大苦力水电站，其坝高达163米，修建于美国，也是属于最早的，之后建立起来的佐久间水电站，由于日本修建，坝高高达115米。

而对于我国而言，最早修建起来的是汉江石泉水电站，是我国第一个戽式面流消工程，于1973建成，坝高约65米，在以后的发展中，就陆续地出现了一些中小型的水电站，如麻石水电站、岩滩水电站等。