錦屏一級高拱壩水墊塘底板泄洪振動響應特性研究.pdf

1、我國位于狹窄河谷的大型水利水電工程在泄洪方面的主要特點是高水頭、大流量、大泄洪功率,泄洪安全問題十分突出。高拱壩水墊塘作為防護下游河床的結構,其自身在高速水流沖擊下的安全性是實現(xiàn)消能和防沖目的的關鍵所在,國內外都不乏破壞的實例。錦屏一級水電站屬于典型的高拱壩泄洪、挑跌流消能的布置型式,具有水頭高、泄量大、泄洪消能水力條件與水墊塘工作條件和破壞機理復雜的特點,而水墊塘泄洪消能安全問題是錦屏一級水電站運行安全的主要因素之一。本文結合高拱壩(

2、主要為錦屏一級)水墊塘底板泄洪振動原型觀測資料,利用多種信號處理技術,研究了水墊塘底板在泄洪狀態(tài)下的振動特性,研究的主要內容包括:
　　(一)錦屏一級水墊塘動水壓力特性研究。結合錦屏一級水電站原型觀測成果、模型試驗成果,分析了錦屏一級水墊塘底板脈動壓力大小、分布規(guī)律,以及脈動壓力的頻域特性。
　　(二)錦屏一級水墊塘底板泄洪振動特性研究。結合錦屏一級水墊塘泄洪振動原型觀測資料,重點分析了不同運行工況下底板結構振動響應的強度特

3、征、振動過程變化特征,以及泄洪開孔方式、泄流量對底板振動強度的影響;應用現(xiàn)代譜估計方法,對底板的泄洪振動信號進行頻譜分析,研究了錦屏一級水墊塘底板泄洪振動的主頻分布規(guī)律;根據統(tǒng)計學原理,對錦屏一級水墊塘底板泄洪振動信號的數理統(tǒng)計特征進行了分析。
　　(三)高拱壩水墊塘底板泄洪振動特性研究。結合錦屏一級、拉西瓦、二灘和溪洛渡水墊塘泄洪振動原型觀測資料,應用現(xiàn)代譜分析方法和相關性分析方法,探討了高拱壩水墊塘底板振動的頻域特性及相關性特

4、性。
　　(四)錦屏一級水墊塘泄洪振動響應數值模擬計算與安全監(jiān)控指標?；谟邢拊砗陀嬎惴椒?在ANSYS中建立錦屏一級水墊塘底板的有限元模型,采用原型和模型試驗中實測的水流脈動荷載加載到有限元模型上,利用原型荷載計算的結果和實測的原型振動位移數據比對,驗證計算模型的可靠性,再對極限泄洪工況下底板的振動位移進行了動力響應數值模擬計算,并對計算結果進行了分析。最后,綜合原型觀測成果,結合模型試驗、數值模擬計算結果,并借鑒其它工程經