Page 45 - 水库安全运行管理理论与模式研究

第一章 水工建筑物风险监控与安全评价

物承载力降低，抵抗灾害能力下降，在遭遇强地震、特大洪水等灾难性荷载作用
时，可能造成极其严重的后果。目前的结构随机振动分析所考虑的失效模式大致
分为两类：第一类是首次超越破坏模式；第二类是疲劳破坏模式。这些均可视为

由于结构的位移或应力超越某一界限（包括疲劳破坏界限）而导致结构的破坏或
失效，可以归纳为结构的安全度问题。为此，必须通过有效的检测手段，获取相

关数据，对其结构运行的安全性进行评估。
其他国家早在 20 世纪 30 年代就已开始关于泄水建筑物振动的研究工作，中
国在这方面的研究相对滞后，但从 20 世纪 50 年代以来也取得了一些进展。在原
型观测方面：国内已有 30 余项工程的闸门做过振动原型观测，章继光等人将国

内较为典型工程案例的实测成果进行了归纳。关于闸门振动的危害程度的判别，
肖天铎推荐 Patrikat 的判别方法。Patrikat 认为振动的危害程度取决于振幅与频率

共同作用，它在对数坐标上将危害程度划分为稳定、尚稳定、可允许的、稍不稳定、
不稳定和很不稳定共 6 个区域，并给出安全临界振幅 A（μm）应小于某频率（Hz）
的函数表达式，即：
logA ＜ 3.14-1.16logf

美国阿肯色河通航枢纽中采用了以振动平均位移来划分的判别标准。
动应力和动位移是振动响应特性的重要参数。动应力大容易造成混凝土结构

疲劳破坏，而且水工泄水建筑物振动的安全性问题最突出的就是疲劳破坏问题。
对于混凝土结构在泄流振动作用下的疲劳破坏问题，至今还没有统一的理论。混
凝土结构的疲劳破坏强度大致可取 0.5 倍的混凝土静力极限强度，鉴于水利工程
中混凝土工作时复杂的外界环境和徐变等因素的影响，考虑选取 0.45 倍的静力

允许应力值作为泄洪振动的“允许应力”。练继建、崔广涛等研究了挑流消能区
导墙流激振动安全性与其结构特征（高厚比 ht/b）的关系，并以泄洪振动的允许

拉应力取 0.56MPa 为标准，提出了导墙安全的结构特征参数 Cs 需要满足的条件
如下式：

式中，H 是上下游水位差；h 是导墙有效高度，即水的深度；b 是导墙厚度。
上式是基于“挑流效能区的导墙”这一工程背景提出的，虽然都是水工泄水建筑

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