壩的振動和磨損
日期：2022-09-04 訪問次數(shù)：663
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磨損
剛剛興建的橡膠壩工程發(fā)生壩袋破損事故的比例較大。經(jīng)過調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，造成壩袋破損出事的主要原因之一是壩址選擇不當(dāng)，水工總體布置不合理，使過壩水流紊動或偏流，
造成壩袋振動或磨損。
橡膠壩的振動受多種因素的影響，如過壩流量、下游水位、錨固形式、壩袋質(zhì)量、充漲高度、水工布置、壩體跨度等，是十分復(fù)雜的問題。通過資料分析，初步認(rèn)為引起壩袋振動的主要原因是過壩流量的大小和下游水位。
(1)過壩流量對壩袋振動的影響。當(dāng)壩頂溢流量較小時，雖然振動頻率較高，但由于動能小，振幅低；隨著流量的增加，水流的動能增大，振動強(qiáng)度也增大。
(2)下游水位對壩袋振動的影響。下游水位很低時，在壩下游產(chǎn)生遠(yuǎn)驅(qū)式水躍，水流動能向下游傳播，這時壩袋的振動主要是水流過壩時水流脈動壓力引起的；當(dāng)下游水位增加到某一數(shù)值時，振動強(qiáng)度突變，緊靠下游處形成臨界水躍，產(chǎn)生的脈動壓力，使壩袋振動增大；當(dāng)下游水位再增大時，上下游水位差小，水流的動能也小了，振動強(qiáng)度也將減小。
壩袋在不同的下游水位及溢流量的情況下產(chǎn)生的振動與壩袋在水下的自振頻率十分接近，所以，壩袋在溢流時很容易產(chǎn)生共振。當(dāng)共振產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力大于壩袋材料的允許應(yīng)力時，壩袋將遭到破壞。
一般抗振和減小磨損的方法有以下幾個方面。
(1)工程設(shè)計(jì)與施工。對水工結(jié)構(gòu)的布置應(yīng)考慮過壩水流流態(tài)平順，若在轉(zhuǎn)變處可將其分段，使過壩水流均勻，可設(shè)計(jì)成1:10的斜坡，尾部弧形，使砂卵石過壩不易停在斜坡段上，防止石塊被吸入壩袋底部磨損壩袋，也可使水流過壩后急泄入消力池，使壩袋不受下游尾水影響。基礎(chǔ)底板及兩側(cè)端墻與壩袋接觸的部分必須平整光滑。雙錨固壩的充排水口位置宜緊靠下游錨固線，使坍壩后壩內(nèi)水能排凈，壩袋能坍平，以利于排沙和減輕壩袋振動磨損。排水設(shè)施宜設(shè)置在下游，以防排水不暢產(chǎn)生拍動。
(2)壩袋制造。壩袋的外層膠厚應(yīng)能經(jīng)受河水中的泥沙磨損。根據(jù)橡膠壩溢流時的振動特性，壩袋可適當(dāng)加厚，或在壩袋上設(shè)置挑流裝置等，如在壩袋表面做一些突出的橡膠球，象籃球表面的形狀，減少脈動水流對壩直接作用，有利于減振。在壩袋內(nèi)部設(shè)緩沖墊，以減輕對壩袋的磨損。
(3)工程運(yùn)用。要找出使壩袋共振的溢流量和水位，當(dāng)達(dá)到發(fā)生共振的臨界點(diǎn)時，反時調(diào)節(jié)壩高，以防止共振產(chǎn)生，這樣就可以使壩袋減輕振動甚至在不振動的情況下運(yùn)用。該成果在實(shí)際運(yùn)用中是行之有效的。