闸阀失效诱发水库输水涵管振动探测与分析

谭 彩,袁明道,杨文滨,史永胜,刘建文

(1.广东省水利水电科学研究院,广东 广州 510610；2.河口水利技术国家地方联合工程实验室,广东 广州 510610)

1 研究背景

目前我国大坝数量众多，其中上世纪中叶修筑的中小型土坝占绝大多数。输水涵管是水库三大件之一，承担着泄洪、引水发电和灌溉等重要功能，输水涵管长期振动导致的管道系统疲劳损伤以及其他相关设备的损坏，严重影响其安全运行[1]。

一般认为流体诱发振动是管道振动的主要原因，20世纪30年代人们便意识到其危害性并开展了相关研究[2-4]。流体诱发振动是一种极为复杂的流、固体相互作用的现象，其相互作用是动态的，流体作用于固体上的流体力导致固体变形，固体变形又影响着流场，改变流体力。目前虽然可对经过一定简化的流固耦合问题进行近似解析求解，但由于水流诱发振动的复杂性，实际工程中流体诱发振动的内在机理尚不够清晰[5-6]。物理模型试验通过直接测量管道在流体作用下的响应建立水弹性模型，能在一定程度上解决流固耦合问题，但由于流体诱发振动的关键是水流的脉动荷载，而脉动压力模型规律尚不够完善[7-9]。数值分析法虽可进行复杂结构模拟，但假定的边界条件和计算参数的取值不准可能导致其与实际情况不符[10-12]。原位观测与检测是最直接的流体诱发振动的研究手段，然而限于工程条件、探测技术等原因，原位观测与检测开展的并不充分[13-14]。因此通过更为先进的原位观测与检测设备直接获取现场数据，对准确合理分析管道振动原因尤为重要。……