基于有限差分方法的橡胶坝挡水性能分析及简化设计

作者：郭伟; 李嘉骏; 高鑫; 黄运保; 任宇晓^*; 闫澍旺

来源：天津大学学报 (自然科学与工程技术版), 2022, 55(04): 411-418.

• 橡胶坝
• 有限差分法
• 挡水性能
• Chapman-Richard成长曲线模型
• 断面形状

橡胶坝常用于低水头、大跨度的闸坝工程,如防洪、储水、发电、供水、挡潮及城市园林美化等工程,不仅起到闸门、滚水坝和活动坝等作用,而且具有瀑布景观效果.本文建立了橡胶坝有限差分计算模型,系统分析了充水压力、上游水位及坝袋几何尺寸等参数对橡胶坝断面形状的影响.开展了室内模型试验,验证了计算模型的准确性.讨论了上游挡水水位与坝袋高度、断面面积、宽度、接地宽度和顶部位置等参数间的关系.研究发现,坝高H/L和横断面面积A/L2随上游水位Hr/L的增大呈非线性减小趋势,而坝宽B/L、接触宽度b/L和坝顶距锚固点水平距离D/L随上游水位Hr/L的增大而非线性增大.基于Chapman-Richard曲线模型对本文得到的橡胶坝几何形状尺寸进行拟合,提出了简化的橡胶坝设计计算公式,可为实际工程设计评估提供参考.

• 单位
  天津大学; 建筑工程学院; 水利工程仿真与安全国家重点实验室