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竖井消能工折板压强及脉动特性分析*

2021-07-12杨庆华

中国安全生产科学技术 2021年6期

杨 乾,杨庆华

(西南交通大学 土木工程学院,四川 成都 610031)

0 引言

2013年12月,我国首次提出“海绵城市”概念[1],深隧排水系统已成为大城市解决老城区雨洪灾害及溢流污染问题主要手段[2]。竖井消能工为深隧排水系统重要组成部分,主要负责浅层来流输送与消能,主要包括跌落式、旋流式、螺旋式和折板式4种结构类型,折板式竖井消能工适用性强、消能效果显著,被广泛应用于深隧排水系统[3-7]。

目前,关于折板式竖井消能工的研究主要集中在水力学特性与结构优化[8-11]方面:Margevicius等[12]通过量化和改善折板式竖井水力特性,实现设计流量下最大限度减少主隧道内空气量,保证折板在可承受动水压力范围;Odgaard等[13]对折板式竖井内泄流及水气交换过程进行研究,得到竖井设计约束条件,并推导出折板式竖井关键结构参数理论设计方法;王斌等[14]考虑竖井稳定消能边界条件,建立满足消能条件的折板式竖井最大过流能力关系式,并通过实例验证设计流量;杨乾等[15]通过物理试验与数值模拟,研究折板式竖井湍流耗散特性,建立折板消能计算模型。

折板作为竖井消能工主要受力构件,泄流过程承受来流复杂水动力荷载,设计不当容易使折板产生共振,导致结构发生破坏。本文通过水力模型试验,对不同体型竖井消能工折板壁面压强及脉动特性进行研究,分析不同折板因素对脉动特性影响,为折板式竖井结构设计与安全性评价提供理论参考。

1 模型装置与试验方案

本文以广州市东濠涌深隧工程东风路竖井结构为研究对象。……

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