信州枢纽工程建设与原型动力检测研究

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1、信州枢纽工程建设与原型动力检测研究第一章绪论1.1水闸设计与修建研究现状水闸的设计需满足其独特的工作特点与稳定性要求，近年来，国内外在大型多孔水闸结构设计计算方面作了大量的研究工作。中国修建水闸的历史悠久。公元前598～前591年,楚令尹孙叔敖在今安徽省寿县建芍陂灌区时,即设五个闸门引水。之后随建闸技术的提高和建筑材料新品种的出现，水闸建设也日益增多。1949年后大规模现代化水闸的建设,在中国普遍兴起,并积累了丰富的经验。如长江葛洲坝枢纽的二江泄水闸，最大泄量为84000km/s，位居中国首位，运行情况良好。国际上修建水闸的技术也在不断发展和创新，如荷兰兴建的东斯海尔德挡潮闸

2、，闸高53m，闸身净长3km，被誉为海上长城。当前水闸的建设，正向形式多样化、结构轻型化、施工装配化、操作自动化和远动化方向发展。水闸关门挡水时，闸室将承受上下游水位差所产生的水平推力，使闸室有可能向下游滑动。闸室的设计，须保证有足够的抗滑稳定性。同时在上下游水位差的作用下，水将从上游沿闸基和绕过两岸连接建筑物向下游渗透，产生渗透压力，对闸基和两岸连接建筑物的稳定不利，尤其是对建于土基上的水闸，由于土的抗渗稳定性差，有可能产生渗透变形，危及工程安全，故需综合考虑闸址地质条件、上下游水位差、闸室和两岸连接建筑物布置等因素，分别在闸室上下游设置完整的防渗和排水系统，确保闸基和两岸

3、的抗渗稳定性。开门泄水时，闸室的总净宽度须保证能通过设计流量。闸的孔径，需按使用要求、闸门形式及考虑工程投资等因素选定。.1.2工程结构安全评估我国水闸、大坝等水工建筑物大部分建于建国初期，建造时间较长，加之使用不规范等原因，造成了这些水工建筑物在不同程度上的破坏与损伤。据水利部2001年《全国病险水库除险加固专项规划》资料统计显示，全国共有病险水库30413座，占水库总数的36.3%，其中大中型水库的病险率接近30%，这不仅影响到工程效益的发挥，而且直接影响下游人民群众的生命财产安全。因此，水闸竣工后，对服役期间的水闸进行定期安全检测是十分有必要的。振动测试运用系统的质量、

4、刚度、阻尼等物理参数来描述结构特性。通过测试结构系统响应的位移、速度、加速度和力来计算分析结构振动系统的物理参数和响应函数(如:质量、刚度、阻尼等),然后利用这些参数和响应函数对结构振动系统进行安全检测。若已知激振力、质量矩阵、阻尼矩阵和刚度矩阵，便可从理论上求出振动的位移、速度及加速度等响应参数[23]。而通过振动测试，可以验证根据振动理论公式(1)、(2)所计算的响应参数的准确性。这是用测量的方法求系统的响应,被称为理论的实验验证或工程结构振动中的正问题,为工程结构提供理论计算分析依据。若已知激振力，振动位移、速度和加速度，可通过模态参数(模态频率、振型、阻尼等)来求系统

5、的物理特性参数质量矩阵、阻尼矩阵和刚度矩阵。这是参数认别和系统认别的问题，是应用模态分析的方法来识别参数，建立结构系统的力学模型，并完成从模态参数到物理参数的转换。这样就能弄清工程结构的薄弱环节，为进行工程结构优化设计和工程结构加固处理方案提供依据。若已知系统物理参数质量、阻尼和刚度，通过测量出振动系统的位移、速度和加速度，即可求出输入的激振力。这是载荷认别问题,以便寻求引起结构系统振动的载荷，分析工程结构在各种动荷载作用下的运行情况，为计算工程结构所能承受的最大荷载提供依据。这一问题往往同参数识别问题相结合进行测试分析，先在已知激振力的情况下进行参数认识和系统认识,以求得振

6、动结构的系统参数，然后再进行载荷认别。..第二章水文与地质概述2.1水文2.1.1流域概况信江是江西省境内五大河流之一，全流域面积17438km2，河道全长329km。信州水利枢纽坝址位于玉山水与丰溪河汇合口下游7.4km处，坝址控制流域面积5234km2，其中主支玉山水的流域面积为2735km2，左支丰溪河流域面积2258km2，诸溪河流域面积171km2。坝址控制的流域内已建的蓄水工程主要有1座大（二）型和8座中型水库。玉山水流域内植被状况良好，水土流失较轻；丰溪河大多处在丘陵地带，属水土流失较严重地区，近年来植被状况有所改善。2.1.2气象本工程所在流域属中亚热带湿润季

7、风气候区，雨量充沛，日照充足，四季分明。据上饶市气象台站实测资料统计：区域内多年平均气温17.8℃，年平均最高气温22.7℃，年平均最低气温14.1℃，全年最冷时期为一月份，平均气温5.7℃，极端最低气温-9.7℃，极端最高气温41.6℃；区域内多年平均相对湿度77%，最小相对湿度6%；多年平均蒸发量1539mm，最大年蒸发量1690mm，最小年蒸发量1332mm；多年平均风速2.5m/s，多年平均最大风速13.7m/s，瞬时最大风速30m/s，年最多风向为北到东北风；流域内多年平均降水量1761.3m