反拱水墊塘拱圈底板塊軸力變化規(guī)律的研究.pdf

1、高水頭、大流量作用下的反拱水墊塘是對河床的一種有效防護措施。反拱水墊塘底板是否穩(wěn)定一直是設計人員關心的問題之一，也成為其廣泛應用的瓶頸。本文主要研究了拱圈底板止水破壞，錨固失效后，拱圈底板塊軸力的變化規(guī)律以及底板塊破壞的可能性，這對揭示拱圈底板塊破壞機理具有重要的理論意義和實際工程意義。首先應用力學平衡方程，對拱圈底板塊鎖定狀態(tài)下的受力進行了分析，導出底板塊軸力與上舉力、重力之間的關系，得到拱圈底板塊軸力的計算公式。根據(jù)重力相似準則，設

2、計了反拱水墊塘精細水力學模型和量測拱圈底板塊軸力的裝置。采用先進的量測系統(tǒng)和傳感器，對拱圈底板塊軸力進行試驗研究，得到了拱圈底板塊軸力沿流程和沿橫向的變化規(guī)律。拱圈底板塊軸力在沖擊強振區(qū)和上下游強振區(qū)有不同的特點。沖擊強振區(qū)，底板塊軸力瞬時值變化快、變幅大；在強振區(qū)首部和末端，拱圈底板塊鎖定和解鎖交替出現(xiàn)，形成瞬時拱；在上下游強振區(qū)中部附近，拱圈底板塊完全鎖定成局部，或整體拱，拱圈上出現(xiàn)局部拱的底板塊數(shù)目不確定，一般為2～3個局部拱。拱

3、圈底板塊數(shù)越多，局部拱數(shù)增多，底板塊軸力增大并趨于恒定。底板塊軸力的傳遞規(guī)律是從位移最大的鎖定底板塊向兩端塊進行傳遞，試驗結論證實了對底板塊軸力的理論分析。底板塊軸力頻率譜分析表明，其頻率為低頻窄帶分布，優(yōu)勢頻率在0.0～0.2Hz。分析了底板塊受壓強度與其位移之間的關系，認為拱圈底板塊振動時，底板塊錨固力失效是由底板塊上舉力、底板塊軸力和摩擦力共同引起。在沖擊強振區(qū)，底板塊瞬時強度可能超過混凝土的抗壓強度；在上下游強振區(qū)，底板塊容易發(fā)