咨询电话:0532-84180677  中文版 | ENGLISH
充水式橡胶坝

行业新闻

坝袋振动的原因

坝顶溢流水流诱发坝袋振动,比一般刚性结构更加复杂,例如坝顶溢流水深、上游水流流态、下游水深和流态、溢流坝高和坝袋内压、坝体平直度、“烟斗水”、充气式坝袋内气体以及坝袋充、塌过程中坝体起伏同步程度等因素,对坝袋振动都会有相当大的影响。现就影响坝袋振动主要因素简述如下。
一、坝顶溢流水深
坝顶溢流水深较小时,虽然振动频率较高,但水流脉动荷载能量小,所引起坝袋的振动应力和振动位移也相应小,对坝袋不会产生不利的影响。随着溢流水深的增加,水流脉动荷载增大,引起坝袋振动强度也相应增大。若脉动荷载频率与坝袋水下自振频率相耦合,则会发生共振,危及坝袋的安全。
二、上游水流流态
如果上游水流出现折冲水流直接冲击发生溢流的坝袋,不仅增加坝袋的纬向应力,而且也会造成过坝水流深浅不一,激发坝袋振动。例如坝址上游河道弯曲,弯道出现横比降水流,使过坝水流流速和溢流水深不均匀,甚至坝前出现回流,坝体受力和袋内压力分布不均衡,极易造成坝袋发生振动。以往在弯道上兴建的橡胶坝,由于弯道水流作用,致使坝袋破损的实例也曾有过。
三、下游水深和流态
坝袋溢流时,下游水深和流态也对坝袋振动产生直接影响。若下游水位较低,产生远驱水跃或急流时,过坝水流脉动荷载和激振位移,取决于上游水流流态和坝顶溢流水深;当下游水位形成临界水跃,由于水流极其紊乱,此时坝袋振动强度突变。特别是双锚固充水式坝袋振动尤为强烈,甚至危及坝袋的安全。因此在运行中要尽可能地避开此种运行工况。~般来说,上、下游水位差小,坝袋下游淹没度较大时,虽过坝水舌冲击下游水流,诱发坝袋晃动,但因其能量小,不会危及坝袋安全。然而如果下游水流淹没坝袋一且又是侧向出流,则会增强坝袋纵向振动。例如某橡胶坝工程,共3跨,枕式充水坝单跨长93m,设计坝高2.5m坝袋,内外压比a。一1-3,坝袋内压水头H。一3.25m,坝底板高
程212m.底板下游为消力池,其平均长30m.消力池末端坎顶高程212.4~213.0m,即泄洪时坝袋下游淹没深度可达0 6—1.Omo该工程上游河道有约30。的弯道,弯道凹岸在右岸,到坝址处水流主流偏向左岸,折冲水流冲击左岸坝袋。河床底不平,库区水深不一,坝上游约80m河床中间有一高滩,比两侧深槽高1_0~1. 5m,因此两岸流速大,河中间流速小,并形成漩涡,聚集漂浮物。在坝顶溢流初期下游消力池水深较浅时,坝高2. 5m,溢流水深约o.15m时,坝袋虽发生振动,但振幅不大;当下游水位升高,坝袋下部被淹没,泄流成淹没水跃,且下游尾水从左岸流进右岸的水电站引水渠,消力池内水流产生横比降,坝下游水流不仅紊乱而且顶托坝袋。又因为3跨坝袋的充排水管为同一根水管,管径+400mm,每跨坝袋设置2个进出水口,在边墩和中墩的充排水管上设置安全溢流管,此充排布置彤式3跨坝袋如同一个坝袋。充排水泵房设置在左岸,因此左岸坝袋内压升高超过3. 25m水柱时,安全溢流管溢流,然后该处坝袋内压力向右跨坝袋传递,随之该安全溢流管停止溢流。由于水流惯性,当右岸坝袋内压升高并超过3. 25m时,则右坝袋安全溢流管溢流。坝袋内压力如此往复传递,造成坝袋发生纵向振动。实际观测其振动随溢流深度有增无减,因此该坝只得降低坝高运行。
动随溢流深度有增无减,因此该坝只得降低坝高运行。
四、溢流坝高和坝袋内压
坝体溢流时,由于水流不稳定产生脉动荷载,又加之橡胶坝更容易诱发水流激振。日本橡胶坝技术文献介绍了在高度为0.2m,长度为4m的橡胶坝袋进行振动研究,认为坝袋产生振动的界限不仅与下游水深有关,而且与坝袋内和溢流时坝高的不同而有差异。通过测试,坝袋发生临界振动的坝顶溢流水深h(m)和坝袋内底部压力P(m水柱)与溢流时坝高H(m)的比值有如下关系。

坝袋顶部最大溢流水深HmaX值大于相应的上述临界值,则坝袋可能产生有害的振动。
从上述临界振动条件表达式中可以得知,充水式橡胶坝袋下游水流处于急流状尧溢流水深可达溢流时坝高的一半,下游水位较高时,适当提高坝内压力可以提高坝袋临界溢流水深。但必须指出,当充水式坝袋内压与溢流坝高比值提高到Pl H=4~5时,则坝袋发生很大的变形,坝体反而会产生很大的振动。
五、坝体平直度
坝袋充胀后,坝体不平直各断面不相等同,造成溢流水深不一致,坝体也会发生振动。发生坝体不平直的原因大致有以下几点:
(1)坝袋锚固线不平直、间距不相等。
(2) 跨坝袋胶布不同规格型号,充胀后坝袋经向变形不相同。
(3)分段围堰施工坝袋分段安装,坝袋长出的部分不能均匀分配,造成坝体断面不相等、不平直。例如某单跨橡胶坝工程,坝高3. Sm,跨长120. 5m,坝袋胶布厚6.5mm,内外压比a。一1.4。底板分二次围堰施工,坝袋分二次安装,造成坝袋锚固线不平直和间距不相等且坝袋多余的长度不能均匀分配,致使右段坝袋拉的过紧,坝体断面小于左段坝袋断面,坝顶高约低于左段坝袋o.2m,造成右端先溢流,左端后溢流的现象a瞬时坝袋内压分布不均匀,造成坝袋左右两端有规律性的振动,此振动即谓坝袋纵向振动,其振动幅度约达0.3m以上。坝袋振动带动上游水面形成横向波,波浪顺岸爬高3m以上,坝袋振动非常严重,所以该工程因此而降低坝高使用而造成损失。
六、“烟斗水”
充气式坝袋内气体很容易排放,但往往在坝袋内存有少许水体,如果不能排出该部分水体,则如同充水式坝袋一样,在塌坝泄洪时,在坝袋塌落线处存有一股形似“烟斗”状的水体,称之为“烟斗水”(或称之为“汤匙水”)。该“烟斗水”是引起坝袋发生振动一个主要因素。例如某水库溢洪道上橡胶坝工程,是端头双线锚固充水式坝袋,坝高为4.0m,坝顶长31. 0m。塌坝泄洪时,袋内“烟斗水”引起坝袋振动、拍打坝袋被撕裂。经多次试验,采用了胶管引排“烟斗水”后,消除了坝袋的振动。
七、充水式坝袋内气体
充水式橡胶坝袋,在充胀时,坝袋顶部存有气体形成气囊。气囊位置移动是随机性的,随充胀压力增大,气囊处的坝体,局部被鼓起,因而溢流水深不相同,两者都会引起坝袋振动。

总的来说,影响坝袋振动的原因是坝袋内充胀介质与外部水体共同影响的结果。

橡胶坝过水

上一个:橡胶坝工程修补维护修理 没有下一个