欧阳海拱坝反拱稳肩消能防冲工程技术研究
湖南省水利厅 时间：2018-04-13
成果名称：欧阳海拱坝反拱稳肩消能防冲工程技术研究
任务来源：湖南省水利科技计划项目
计划编号：湘水科计〔2011〕237-8
该项成果依托欧阳海水库（大Ⅱ型）拱坝除险加固工程，针对拱坝下游冲坑冲刷严重，出现崩坍，FA2组破碎裂面将切断坡脚，形成临空面，破坏左岸拱肩稳定，直接威胁大坝安全的严重情况，主要进行了以下科学攻关研究：
（1）大坝拱座力系复核及拱肩稳定计算块体分析研究：提出拱肩空间整体稳定计算模型及计算成果。
（2）坝肩稳定计算块体剩余滑动力的分析研究：提出各加固方案拱肩稳定计算块体剩余滑动力计算成果。
（3）加固处理平面布置图、反拱体型及纵横剖面以及预应力锚索优化布置及其与反拱消力池联合受力提高拱肩抗滑稳定安全度分析研究：提出加固处理平面总布置、为试验及计算提出反拱体型及布置图、预应力锚索优化布置图、反拱消力池设计及其与反拱消力池联合拱肩抗滑稳定计算成果。
（4）反拱壳体数学模型研究：对冲刷坑现状及工程稳定要求进行数学力学分析，创建二次抛物线曲面混凝土反拱及拱坝稳肩消能防冲数学力学模型。
（5）动水压力观测及分析：现状冲刷坑的动水压力测量和加固方案动水压力测量。
（6）最大时均压强及脉动压强分析：测量下游水垫深度的改变时，最大时均压强和脉动压强的最大变幅Amax的变化，并掌握沿河床底部脉动压强的分布趋向，为方案设计提供了可靠的水力学理论依据和设计参数。
（7）反拱空间应力位移分析及结构优化设计：反拱消力池所受的扬压力和脉动压力是通过拱结构传递到拱肩，左岸滑坡体剩余滑动力直接施加在反拱左拱肩，拱座的稳定决定着整个反拱消力池的稳定性。反拱消力池的应力和位移采用空间有限元分析，在应力和位移分析的基础上对拱形及厚度作出优化，并调整锚索吨位。
（8）反拱稳肩消能工程质量及运行安全监测技术研究：工程竣工并投入基本运行后，为了检测研究成果，取得科学数据，分析“反拱稳肩消能防冲”工程措施在各种工况下的运行状况，进行了反拱塘原型运行观测监测资料分析、稳肩消能防冲反拱砼现状质量检测及分析及稳肩消能防冲反拱运行调查及分析工作。
（9）二次抛物线曲面砼反拱稳肩消能防冲理论与技术的系统研究。
成果关键技术和主要创新点：
(1)首次将反拱体型水垫塘技术用于大型水库大坝除险加固工程。
(2)首次将“二次抛物线曲面砼反拱体型”用于欧阳海拱坝下游消能防冲加固，经有限元力学计算分析和水力学模型试验验证，并成功应用于工程实际，经原型观测表明，体型流态平稳、应力分布合理、消能效果好。
(3)结合欧阳海拱坝实际情况，二次抛物线反拱消力塘不仅具有消能、防冲功能，还具有稳肩作用；既减少了河槽段除险加固工程量，又节省了拱坝坝肩稳定处理的工程量。
(4)经水力学模型试验研究，成功地得出二次抛物线曲面砼反拱消力塘最大时均动水压力、动水压力最大变幅值Amax和脉动压力的最大均方根值的经验关系式，对于类似工程设计与研究具有重要指导意义。
该项研究成果达到国际先进水平，对同类新建工程及除险加固工程设计都具有重要参考价值和指导意义。
该项成果“二次抛物线曲面砼反拱稳肩消能防冲工程技术”成功应用于欧阳海水库拱坝除险加固工程，并取得了显著的经济效益。该工程于2004年3月竣工，投入运行后经历了百年一遇大洪水的考验，经过12年的实际运行考验，有效地起到了反拱稳肩消能防冲作用，确保了拱坝的稳定安全，并对下游行洪安全起到了可靠的保障作用。其理论、方法与工程技术研究成果均对同类新建或除险加固工程具有重要参考价值，具有广阔的推广应用前景。
主要完成单位：湖南省水利水电勘测设计研究总院
主要完成人员：郑洪、陶雪辉、欧健、李宁、欧阳福生、羊保华、林飞、谢清良、蒋报春、宋平、蒋新华、邹胜华
单位地址：长沙市劳动西路529号 邮政编码：410007
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