刚性海漫基底淘刷及海漫疲劳稳定性分析

摘要

近年随着水利枢纽的不断兴建和运营，带来了发电灌溉等社会经济效益，同时我们也应该重视对闸坝工程的修复和养护工作，使其长久造福于人类。海漫作为枢纽下游保护河床重要的消能工可以减小出池水流的动能，同时刚性海漫结构长时间受水流淘刷，甚至有可能导致其基底掏空，并在水流脉动压力的作用下出现结构损毁等问题。因此，本文对水利枢纽刚性海漫基底淘刷问题及其在水流脉动压力作用下的疲劳寿命问题进行研究，其结论可以为海漫结构设计、使用阶段的状态判断提供参考意见。本文的主要研究成果及结论如下:
　　1、以长沙枢纽为例，通过对Shelds泥沙拖曳力起动公式简化，并利用单宽输沙率公式推求出床面节点的冲刷位移距离，用FLUENT流体软件模拟了海漫后的天然河床受水流淘刷导致海漫结构悬空的现象，并对海漫基底淘刷机理进行了研究。
　　2、参照已有的水工混凝土疲劳试验结果，通过能量法计算出海漫结构的总累积应变能密度，分析了长沙枢纽海漫基底淘刷导致海漫结构悬空与水流脉动压力两方面因素作用下海漫结构的稳定性，结果表明，其结构疲劳寿命折算的工作年限达到设计要求。
　　3、根据以上的方法，参照类似工程水毁状况，假设长沙综合枢纽的非正常运行状态，对基底被水流淘刷导致结构悬空长度较大的海漫结构进行了疲劳寿命分析，结果表明在水流脉动压力与结构悬空两方面因素作用下，海漫结构的疲劳寿命较低，结构将较快破坏。
　　本文研究的二维河床冲刷模型可用于海漫后河床淘刷导致结构悬空的模拟，利用能量法预测海漫结构的疲劳寿命是可行的，为实际工程的提供了有效参考依据。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景及意义

1．2 国内外研究现状

1．3 本文主要研究内容、方法及技术路线

第二章 数值模拟理论

2．1 海漫基底淘刷数值模拟理论

2．2 结构疲劳寿命理论

2．3 本章小结

第三章 模型建立与验证

3．1 水流模型

3．2 结构模型

3．3 本章小结

第四章 海漫基底淘刷及结构疲劳寿命研究

4．1 枢纽正常运行下河床冲刷及海漫结构疲劳寿命研究

4．2 非正常运行状态下海漫基底淘刷及结构疲劳寿命研究

4．3 本章小结

第五章 结论与展望

参考文献

致谢

附录