构皮滩拱坝坝身泄洪振动水弹性模型试验研究

张林让,吴杰芳,曹晓丽,曹去修,王志宏,熊咏梅(.长江科学院水利部岩土重点实验室,武汉4000;.长江勘测规划设计研究院,武汉4000; .乌江水电开发公司,贵阳55000)

构皮滩拱坝坝身泄洪振动水弹性模型试验研究

张林让1,吴杰芳1,曹晓丽1,曹去修2,王志宏2,熊咏梅3
(1.长江科学院水利部岩土重点实验室,武汉430010;2.长江勘测规划设计研究院,武汉430010; 3.乌江水电开发公司,贵阳550001)

构皮滩双曲薄拱坝最大坝高232.5 m,采用表孔和中孔泄洪,水垫塘消能。坝身最大泄流量与泄洪功率居世界拱坝之首,大坝的流激振动对坝体安全的影响问题必须研究解决。采用1/150的水弹性相似模型试验和有限元法计算研究坝身泄洪引起的坝体振动问题。研究结果表明:实验模态分析的大坝满库前4阶频率和振型与有限元法计算结果甚为吻合;在给定的泄洪条件下大坝的振动位移和动应力都很小,不会对大坝整体安全构成危害,但可能出现局部疲劳损伤;大坝流激振动的主要振源是泄洪孔上的水流脉动压力;优化表孔体型和齿坎布置有助于减小坝体的流激振动。

构皮滩工程;双曲拱坝;流激振动;水弹性模型;试验研究

1 概述

高薄拱坝坝身泄洪引起的振动问题尤其是构皮滩拱坝的泄洪振动是设计中必须解决的重要问题。构皮滩水利枢纽具有发电、防洪、航运及其它综合效益。大坝为双曲拱坝,最大坝高232.5 m,厚高比0.216,属薄拱坝。水库正常蓄水位630 m,相应库容为55.64亿m3。泄洪方案为坝身6个表孔和7个中孔集中泄洪,坝下游水垫塘消能。……