錨桿對溢流面板壩流激振動特性影響的研究

俞偉　唐新軍　盧廷浩

摘要：針對設錨桿的溢流面板壩泄槽流激振動性能復雜的特征，基于ABAQUS軟件建立擬三維仿真模型，通過MATLAB自編程序實現(xiàn)脈動壓強時域激勵荷載的構造，采用時域分析法對不同泄流條件下設錨桿的系統(tǒng)模態(tài)和流激振動性能進行研究。結果表明：在水流流激振動作用下，錨桿對溢流面板壩泄槽動力穩(wěn)定性的影響主要體現(xiàn)于泄槽中不同的流速條件，當泄槽最大流速大于40 m/s時，設錨桿使系統(tǒng)基頻降低速率明顯變緩，使泄槽底板接縫處發(fā)生較大變形和關鍵部位產(chǎn)生過大拉應力的流速明顯增大，提高了其結構在水流流激振動作用下的動力穩(wěn)定性。

關鍵詞：溢流面板壩；設錨桿泄槽；脈動壓強；系統(tǒng)頻率；時域分析法；流激振動性能

溢流面板壩在高速泄流作用下的流激振動是一個非常復雜的問題，其涉及到泄槽、堆石體、水流三種介質的相互作用，為提高溢流面板壩泄槽的抗滑穩(wěn)定性，采用了疊瓦式鋼筋混凝土構造底板，從底板伸向堆石體內(nèi)嵌入了一定數(shù)量的水平錨桿。近年來，許多學者對錨桿的動力研究主要集中在提高溢流面板壩泄槽自身強度和抗滑穩(wěn)定性等方面，而鮮有關于錨桿是否能提高溢流面板壩流激振動性能方面的研究。本文以設有錨桿的溢流面板壩泄槽這種特殊結構為研究對象，首先利用MATLAB編程構造出反映脈動壓強頻域特征的時域荷載，再根據(jù)其在泄槽中的沿程分布規(guī)律逐段加載，采用時域分析法對設錨桿后溢流面板壩泄槽的系統(tǒng)模態(tài)和關鍵部位的應力、相對變形情況進行了研究。