泄流激励 引起水工建筑物振 动的现象 时有 发生且形 式多样 ，严重 的还可 能引起结构 的破坏 。对 于混凝 土成层 结构而言，由振动引起破坏的案例不多，对其振动响应机制的研究也不够深入。以混凝土拱坝为例，通过数值计算 及模型试验对比分析了整体与成层两种不同结构在相同泄流荷载作用下结构的振动响应 ，探讨了响应与结构 自身 的关系 ，并结合 “拍”的概念 ，对混凝土成层结构振动响应特 性与泄流 荷载之 间的关系进行 了研究 。结果 表明 ，成层 结构频率相近 的前两 阶振动是拍振形成 的主要原 因。此外 ，即使不满足拍振形成 的条件 ，振动曲线同样可 以表现为 “拍 ”的形式 ，且 振动量较 受迫振动大幅增加 ，实质为“水力共振”现象 。 关键词 ：泄流激励 ；成层结构 ；响应 机制 ；拍振 ；水 力共振 中图分类号 ：TV65 文献标志码 ：A 文章编号 ：1672—1683(2015)03—0476—06 Research on flow-induced vibration characteristicsoflayeredconcretestructure N】U Clhao．YANG M in，LIBing-yang (StateKeyLaboratoryofHydraulicEngineeringSimulationandsafety，TicmjinUniversity，Ttanjin300072，China) Abstract：Vibrationofhydraulic structurescaused by flood discharge excitation occurs frequently and hasdifferentforms，and seriousvibration may lcadtO structuraldamage．Few casesofdamagecaused byvibration for1ayered concretestructureswere presented，and thestudyofvibration responsemechanism wasnotenough．In thispaper，thevibrationresponsesofconcretearch dam withtWOdifferentstructures，including awholestructureandalayeredstructure，underthesam eflow dischargeconditions wereinvestigatedthroughthecomparativeanalysisofnumericalcalculationandmodeltest．Therelationshipbetweenthestruc— tureand vibration response was analyzed．Furthermore，the relationship between the vibration response oflayered concrete structureandflow dischargewasstudiedinconsiderationofthe”beat”concept．TheresultsshowedthatthebeatvibrationiS mainlycausedbythefirsttWObandsofvibration with similarfrequency．Although theconditionsfortheformation ofbeatvi— bration maynotexist，thevibration curvecanpresenttheform of”beat”，and thevibration quantity ismuch largethan thatof theforcedvibration，whichindicated thatthisisactually thehydraulicresonancephenomenon． Keywords：flow dischargeexcitation；layered structure；responsem echanism ；beatvibration；hydraulicresonance 泄流诱发水 工结构 振动是 一种 复杂 的流 固相互 作用现 象 ]。在水利水 电工程 中，由泄流 引起 水工建 筑物振 动 的现 象时有发生 ，且形式多 种多样 。在复杂 的水 流激励荷 载作用 下还有可能引起结构 的剧烈 振动 ，甚 至破坏 。1982年对乌江 渡水电站进行原型观测 时发现左岸滑雪道式溢洪道右导墙存 在强烈的“拍振”现象 ，墙顶铁栏杆振动剧烈 ，泄流量越大振动 越明显 。1978年 8月进一步观测 时发现 ，在闸 门全开时 ，导墙 的最大双倍振 幅达 3．11TlIn，左导墙也 出现 了上 下贯通缝 。经 过专 门处理 ，工程才得 以安全运行 ，但花费巨大l_2-。 巨大 的坝身泄洪量 ，几 千万乃 至上亿 瓦 的泄洪 功率 ，给 泄洪 消能 以及水 工建 筑物 的减振 减蚀带 来 了巨大挑 战 。本 文结合模 型试验及数值计算 ，分析碾压混 凝土成层结 构在不 同幅频特性泄 流激励作用 下的振 动特性 ，及其在流激 振动条 件下 的振动 响应机制 。 1 结构流激振 动机理及拍振 1．1 结构 流激振 动机 理 在泄流振动领域 ，德国学者 Naudascher_5归纳 了四种流 体诱发 结构振 动 的形 式 ，即 ：外 部诱发 、不稳 定诱发 、运 动诱

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