溪洛渡水电站水垫塘断面型式研究

从地形地质条件、水流条件、工程量、结构稳定条件和施工检修条件等方面,对溪洛渡水电站的平底板水垫塘和反拱底板水垫塘两种断面型式进行分析比较,最终确定采用平底板型水垫塘,并通过水工模型试验进行了验证。     

反拱型水垫塘底板结构的稳定性研究

在研究反拱型水垫塘底板上整体水动力荷载特征的基础上,针对反拱底板的结构受力特点,提出了“随机拱”分析模型,对反拱型水垫塘底板结构局部和整体的稳定性进行了定量分析,从板块极限平衡角度给出了反拱型底板优于平底板的量化指标,可为工程设计提供依据。     

反拱型水垫塘——窄河谷大流量高坝泄洪消能工的合理选择

以某大型水电工程为背景，通过考察其地形、地质、水力学、结构、施工和运行条件，经论证得出反拱型水垫塘与之最为协调，最适宜于做窄河谷大流量高拱坝的泄洪消能工，其优点突出。水弹性模型试验研究证明：反拱型底板抗浮稳定安全系数比平底板大得多，反拱型水垫塘是一种安全性选择。     

平底型与反拱型水垫塘动水荷载对比试验研究

水垫塘结构是影响高坝泄洪消能的关键,优化水垫塘底板型式对有效地增加底板稳定性和减小动水荷载至关重要。平底型和反拱型底板作为两种常见的水垫塘结构型式被业界广泛采用,但关于两者的动水荷载特性对比研究尚不多见。基于白鹤滩水电站1∶50整体模型,采用物理模型试验的方法对比了平底型和反拱型水垫塘在时均压强和脉动压强方面的特性。结果表明:反拱型水垫塘底板的时均压强峰值小于平底型,来流方向上反拱型水垫塘底板的时均压强低谷值小于平底型;两种型式水垫塘脉动压强峰值差异较小,反拱型底板整体脉动压强大于平底型,但反拱型脉动压强梯度小于平底型。     

高拱坝水垫塘底板稳定分析研究

针对高拱坝下的平底水垫塘和反拱水垫塘的稳定分析,根据水垫塘混凝土块体的受力分析和模型试验结果得出:在相同条件下反拱水垫塘的稳定性优于平底水垫塘,但反拱水垫塘底板的稳定性最终归结为拱座的稳定性,一旦拱座失稳,将会导致整个拱圈失事。     

水垫塘底板稳定分析

针对高拱坝下的平底水垫塘和反拱水垫塘的稳定进行分析。根据水垫塘混凝土块体的受力分析和模型试验结果可知：在相同条件下，反拱水垫塘的稳定性优于平底水垫塘，但反拱水垫塘底板的稳定性最终归结为拱座的稳定性，一旦拱座失稳，将会导致整个拱圈失事。     

反拱水垫塘三维紊流场水力特性的试验研究

反拱底板水垫塘是一种新型的水垫塘型式,是一个倒拱形壳体结构。它是根据峡谷天然河道的形状,将水垫塘设计成中间低、两岸高的拱形体型,不同程度地利用拱的作用来抵抗巨大的动水压力,提高防护结构的安全性。随着反拱水垫塘的广泛应用,关于反拱水垫塘的水流场研究越来越受到重视。针对已建成的拉西瓦水电站的反拱水垫塘,根据重力相似准则,选择合适比尺1∶130,设计了反拱水垫塘水力学物理模型,模拟工况为设计水头7.69 cm,测量了在此工况下的反拱水垫塘各测点压强和流速值。通过对实验数据的处理得到原型反拱水垫塘的压强和速度值,实现了对高水头和大流量作用下反拱水垫塘底板动水压强及流速的试验研究,得出底板动水压强及流速沿流程以及沿拱圈横向的分布规律。     

不同衬砌形式水垫塘水工模型试验研究

水垫塘作为下游河床消能的防护结构,其自身在宣泄高速水流冲击下的安全性尤为重要,也是水垫塘消能防冲研究的关键。水垫塘底板破坏的主要原因是冲击动水压力(冲击压力和脉动压力),即形成向上的上举力,依托阿尔塔什水利枢纽工程左岸泄洪系统,分别对水垫塘底板衬砌出现的最大上举力和不衬砌时底板抗冲刷能力进行水工模型试验,通过试验为选择设计方案提供数据支撑,提出采用水垫塘底板衬砌的设计方案。     

基于离散元的白鹤滩反拱型水垫塘底板稳定性研究

为研究白鹤滩反拱型水垫塘底板的失稳机理和稳定性规律,采用距离势函数离散单元法,建立离散单元模型进行仿真计算,并针对不同结构缝宽度、锚固水平及正向荷载作用位置进行底板稳定性的敏感性分析。研究表明:白鹤滩反拱型水垫塘底板的失稳机理为受正向荷载的底板与其两侧底板接触后,会带动两侧底板向反拱边缘滑动并翘起,直至完全脱离两侧底板约束。结果表明:底板间结构缝宽度的增大会降低锚筋的锚固效果,脉动荷载相同大小下,其作用的范围越广,越靠近反拱边缘,则底板越易失稳。     

长潭岗水电站反拱形水垫塘研究及应用

介绍了长潭岗水电站反拱形水垫塘的布置型式和结构构造，用有限元的方法计算了动水荷载作用下的底板应力和位移，通过水工模型试验，测试了底板上的动水压强，本工程已经建成，并埋设了结构和水力学原型观测仪器，长潭岗拱坝反拱形水垫塘的应用研究，可为大型水电站拱坝水垫塘型式选择提供借鉴。     

反拱水垫塘单底板块位移的试验研究

该文结合溪落渡水电站，采用先进的模拟方法和量测手段，对在高水头、大流量作用下，止水完全破坏、锚筋失效等极端条件下，反拱水垫塘单底板块的位移进行了详细的试验研究，得到板块位移沿程变化的规律及其时域特性和频域特性。研究表明，反拱底板由于拱的自锁作用使其保持稳定，稳定性明显优于平底板。     

反拱水垫塘在拉西瓦特高拱坝工程中的应用及研究成果综述

为了实现反拱水垫塘在高水头、窄河谷、高地应力和水垫塘长度受限制条件下的应用，采用各种物理模型试验、结构仿真计算和流行元超载能力分析等多种研究方法，解决了反拱水垫塘适应条件、作用荷载、工作机理、稳定机理、破坏机理、承载能力、成拱条件、体型结构和构造等关键技术问题，实现了反拱水垫塘在拉西瓦250m特高拱坝中的应用。连续运行半年，监测结果表明反拱水垫塘运行正常，满足设计要求。     

高拱坝下游水垫塘体形比选试验研究

水垫塘作为高拱坝泄洪消能的一种重要形式,已经在众多工程中采用。本文分别对水垫塘2类（平底和反拱）3种体形——平底、反拱圆弧底、反拱抛物线底进行了水力特性研究,从水垫塘体形、塘中水舌流态、塘底冲击压强、岸坡落石运动等不同角度分析论证了3种水垫塘的水力学特性。最后得出结论：圆弧底反拱水垫塘优于其它2种形式并推荐工程采用。     

反拱水垫塘与平底水垫塘底板稳定性诸方面之比较

 反拱水垫塘是一种新型消能防冲结构,拟在我国溪洛渡等高拱坝中采用。在高水头、大流量作用下反拱水垫塘能否安全运用其稳定性是关键技术之一。分析了平底水垫塘和反拱水垫塘的稳定性原理,论证了反拱水垫塘底板具有超载能力强、稳定性高的优点,是高拱坝坝身泄洪消能的合理选择。     

环境压力对高拱坝水垫塘水力特性的影响

本研究在常压和减压不同的环境压力下，研究了水垫塘内水流的流态特征、入水射流垫塘底板的冲击压力和脉动压力强度以及拱坝下游坝面的紊流脉动压力强度的特性，给出了不同环境压力下动水冲击压力的沿程分布、脉动压力强度沿程分布以及空间相关曲线。由试验成果发现，减压使水垫塘内水流流态及水力要素均发生变化，本文就这一现象作了初步的讨论分析     

基于锦屏一级原型观测水垫塘底板振动特性研究

锦屏一级水电站大坝作为目前世界最高双曲拱坝,对于高水头水垫塘振动安全问题最为显著。基于锦屏一级高拱坝水垫塘泄洪振动原型观测试验,分析研究了在不同组次下水垫塘底板的振动响应,研究结果表明锦屏一级水垫塘底板在深孔单独泄洪时振动强度沿程逐渐增大,在表孔单独泄洪和表深孔联合泄洪时水舌在水垫塘附着点水流紊动剧烈,振动强度大;底板振动的优势频率基本分布在0.3~1.3 Hz之间,属于水流脉动的频率范围,在水流荷载作用下,底板做受迫振动;各相邻测点底板振动有很好的相关性;各组次底板振动的空间积分尺度都维持在45m以上,底板的整体性和结构完好。给锦屏一级水电站合理调度、科学的运行以及下游泄洪建筑物的运行安全提供了参考。     

高拱坝水垫塘反拱底板衬砌结构的非线性静力分析

本文利用Ansys程度对高拱坝水垫塘衬砌结构进行了全过程计算。在止水结构未破坏以前，衬砌块结构可以看作是作用在弹性地基上的板，利用点-线接触单元模拟水垫塘衬砌块结构之间的接缝以及衬砌与基岩的接触，并对衬砌块与拱端支座的连接形式进行了研究；在止水结构破坏后，衬砌块结构下部受到方向向上的脉动压力和进均压力，拱的作用表现出来，并且衬砌块与基岩之间的锚固钢筋开始作用，这时的结构可看作是一种“反吊拱”。本文利用弹簧单元模拟衬砌块与基岩之间的钢筋进行计算，得到一些用于指导水垫塘设计的结果。     

窄缝挑坎在高拱坝深孔中的 初步应用研究

在锦屏一级水电站（拱坝坝高305 m）整体水工模型上将窄缝挑坎应用于高拱坝泄洪深孔,对窄缝挑坎体型参数选择和布置进行了试验研究。试验结果表明,窄缝挑坎应用于高拱坝深孔,可以获得窄长下泄水流流态;边墙压力测量结果显示,深孔采用窄缝挑坎后边墙无负压出现,但在窄缝收缩起点附近存在压力增大;射流水舌在水垫塘内纵向扩散效果显著,水垫塘底板时均冲击动压分布相对常规挑坎时而言更加坦化,底板冲击动压差也大大减小,这对水垫塘底板稳定和减小射流冲刷有利.     

谷幅变形对白鹤滩水电站反拱底板水垫塘应力状态的影响分析

目前,国内外一些高拱坝工程在蓄水后已有谷幅变形的现象产生,谷幅变形不但影响拱坝性态变化,已有实例还表明其可能影响到下游消能建筑物的正常运行。为分析谷幅变形对白鹤滩水电站消能建筑物运行状态的影响,运用边界位移法进行有限元分析,模拟不同谷幅变形量作用下反拱底板水垫塘无水检修工况及正常运行工况的应力状态,分析弹性结构缝的不同布置方式对水垫塘在谷幅变形作用下应力状态的影响。结果表明：随着谷幅变形量的增加,水垫塘的应力也不断增大;当水垫塘顶部的谷幅变形量不大于50 mm时,无缝结构水垫塘的安全是可控的,且蓄水可以减小谷幅变形对水垫塘结构不利应力的影响,设置弹性结构缝可能会增大其不利应力。