拉西瓦拱坝泄流水弹性模型实验探究振动响应

拉西瓦拱坝水弹性模型比尺为1∶100。拉西瓦拱坝泄流振动响应的测试，在顶拱共布置了13个动位移响应测点，其中A1与A-1位于表孔闸墩上，另外拱冠梁布置了4个测点，并在深孔从出口处布置2个位移响应测点，分别测试深孔出口处横河向与顺河向振动响应。测点布置如图8.3所示。考虑到泄流振动动位移响应的量级较小，背景噪声对振动响应的测试结果影响较大，在实验测试的结果分析中考虑噪声的影响。拱坝动应力采用应变片测试，信号用动态应变仪放大。拉西瓦拱坝泄流振动水弹性模型实验进行了10种不同工况的动位移响应测试，具体工况见表11.2。

各实验组次下的拱坝坝体动位移测试结果（径向动位移）如图11.9、图11.10所示。

表11.2　各种实验组次下泄洪建筑物的泄量组合表　单位：m3/s

图11.9　拉西瓦拱坝坝顶测点的振动响应

(www.xing528.com)

图11.10　拉西瓦拱坝拱冠梁测点的振动响应

图11.11　典型泄洪动力响应时程图（坝顶A0处校核与设计工况）

图11.12　典型泄洪动力响应谱图（坝顶A0处校核与设计工况）

典型的动位移响应过程线与频谱图如图11.11、图11.12（谱图中的频率为模型频率）所示。测试结果表明：泄流振动最大的工况是表深孔联合泄洪，校核水位下最大位移的均方根值σ=33.6μm；设计水位下最大位移的均方根值σ=29.5μm；表孔单独泄洪，其最大位移均方根值σ=26.7μm；中孔单独泄洪，其最大位移均方根值σ=21.6μm。最大位移部位均发生在拱坝顶中部，位移均方根值随测点向两岸以及向下的移动而衰减。响应谱的能量主要集中于两个频率段：其一是水流荷载的频率区段，主要反映水流激振荷载的影响；其二是拱坝自振频率区段，反映的是拱坝自振对动力响应的放大作用。

深孔出口处的振动响应较同高程坝体振动响应要放大2～5倍。各泄洪工况的动应力信号很小，只有2～3微应变，虽然信噪比差，但也表明拱坝坝身泄洪时产生的动应力很小，根据动位移响应的数值推求动应力应在0.1MPa以下，不会对拱坝安全运行产生影响。