桃源水电站锚链悬索拦污排研究

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发布时间：2021-08-17

资料介绍

件设计寿命一般10年。

2 悬索拦污排主悬索荷载假定与结构分析

2．1 主悬索荷载假定

拦污排结构自重与浮力保持平衡，主悬索假定

无垂直向荷载，仅考虑拦污排受到的水平向荷载。

水流和风荷载的计算方法有漂子法和港口法2种。

漂子法主要用于设计原木或原条编札的排形漂子的

作用力，排形漂子的吃水深度和干舷值基本相等，

适用于吃水深度和干舷值相差不大的拦污排；港口

法主要用于港口丁程荷载计算，水下结构形式可以

是矩形梁、“T” 形梁、平面桁架等。

一般拦污排浮箱体积较小，拦污排吃水深度

1．2～2．0 m，干舷值0．3～0．5 111。在设计工况下，拦污

网前聚集满污物，此时拦污排受力条件和水下矩形

梁类似。冈此，采用漂子法计算荷载偏小，采用港

口法计算较安全。港口法计算水流对拦污排的作用

力计算公式为

n ，

ql=c V h (1)

式中，q 为单位长度拦污排所受水流荷载；C 为水

流阻力系数。与水下构件的形状、淹没深度有关；P

为水密度；为水流设计流速；h为水下拦污高度。

风荷载计算和水流荷载类似，将水流替换为空

气，h为拦污排水上高度。

波浪荷载为周期性的荷载，有较强的随机性。

目前，波浪对受约束的浮体的作用力计算主要参考

SL 319—2005 《混凝土重力坝没计规范》，在引入波

浪压力修正系数后，波浪对拦污排的作用力计算公

式为

{77 ( + ) (2)

式中，q 为单位长度拦污排所受波浪压力；-q为波浪

压力修正系数，取0～1；为水的重度；L 为平均波

长；h 累积频率为1％的波高；h 为波浪中心线至计

算水位的高度。

若不引入波浪压力修正系数，波浪压力将达到

水流荷载的20倍以上，这显然不符合浮体“随波逐

流” 的特性。拦污排为柔性悬索结构，浮箱为约束

的浮体，可忽略波浪垂直荷载的影响。在波浪水平

荷载的作用下，由于拦污排结构变形幅度较大，且

浮箱为非连续实体，对波浪冲击具有很大的缓冲和

消能作用。在设计假定污物阻塞栅网最不利的工况

下，拦污排前必然聚集大量漂浮物，波浪水平荷载

需穿越漂浮物，漂浮物对浪压力有缓冲作用。波浪

压力修正系数叼取值与悬索长度、悬垂度有关，结合

以往工程经验，建议取0．035～0．095之间。

击荷载计算公式为

Fl=mV／t

漂浮物撞

式中，为漂浮物撞击力；m为漂浮物质量；

浮物撞击速度；为撞击时问。

2．2 结构分析

(3)

为漂

若将拦污排按流固耦合的动力学问题考虑．主

悬索拉力计算会相当困难。因此，对拦污排受力分

析时做如下简化假定：

(1)漂浮拦污排浮箱和主索等结构自身的刚度

较大，水流、风和浪压力对拦污排结构所产生的位

移远大于结构本身的变形。

(2)理论上存在1条表征拦污排稳定平衡状态的

平面曲线，该平面曲线代表在某种荷载条件下拦污

排的张拉形状，由该形状可以惟一确定在相应荷载

条件下主悬索的拉力。

(3)水流、风和波浪对拦污排结构产生的作用

力局限于水平面内。

(4)拦污排在进水口上游水域运动变化较缓慢，

忽略结构的惯性效应，按静力条件研究拦污排结构

的稳态平衡状态。

拦污排受力条件简化后，老式趸船拦污排由于

趸船体积大，整个拦污排的刚度也很大，计算模型

一般是将水流、风浪等对趸船的作用转化为铰节点

作用力，然后根据虚功原理导出描述拦污排平衡状

态的非线性方程组，采用迭代法求出拦污排主索拉

力。该法方程组多，计算较复杂。悬索拦污排柔性

较好，在水流、波浪等荷载的作用下在水面上形成

悬链线结构，可直接采用悬索理论计算拦污排主索

拉力。

不同工况下，不同的荷载组合，拦污排形成不

同的悬链线，根据悬索理论即可计算拦污排主索荷

载。在悬索理论中，主索拉力主要有主索荷载沿跨

径均匀分布的抛物线法和主索荷载沿弧长均匀分布

的分段悬链线法。在某一时点上，进水口发电机

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