CN207379695U - 一种用于水工振动传播及微振研究的隔振平台 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种用于水工振动传播及微振研究的隔振平台，包括：储水池、流激振动试验台、出水池。本实用新型提供的隔振平台可以满足水工实验中，振动传播、微振特性等研究课题对试验场地振动的精度要求，减小实验场地的背景振动和试验过程中水泵运行、下游泄水以及周边交通等因素对模型振动测试的影响。

Description

一种用于水工振动传播及微振研究的隔振平台

技术领域

本实用新型属于水利工程领域，涉及一种实验平台，具体涉及一种用于水工振动传播及微振研究的隔振平台。

背景技术

我国是世界水电的第一大国，已建或在建的高坝中，其坝高、泄量、泄洪功率都已超过目前世界最高水平，这些工程大多具有“水头高、流量大、泄洪功率大、河谷狭窄、地质条件复杂”等特点，泄洪时，强烈紊动的泄洪水流往往携带巨大的能量，如果在设计和运行方面处理不慎，极有可能造成结构物的强烈振动，甚至导致结构的破坏，从而影响工程的安全运行。因而，水利工程泄洪诱发结构振动安全问题一直是水利水电工程界所关心的热点和难点问题，需要进行大量的研究工作。泄洪产生的振动由水流引起，与水力学条件和泄流结构自身的动力特性有着密切关系。由于流固耦合振动机理较为复杂，通过建立流固耦合问题的物理模型，进行流激振动试验，是解决高坝泄洪流激振动问题的有效研究手段。然而，大坝结构振动及其诱发的各类次生振动多属微幅振动，通过试验模拟时，振动强度根据模拟比尺进一步减小，振动信号采集过程中易受噪声和干扰信号的影响，试验中的水循环系统、水泵运行、试验场地周边交通等都是主要的影响因素。以往的研究成果中，对于此类问题多从信号处理角度(如滤波、提取有用信息等)减少干扰因素。然而，由于受试验过程受到影响，结构本身的振动特性可能已发生改变，另外，信号处理方法多出现滤波同时滤掉有用信息、或提取信息不全等缺点，使得试验结果准确度下降。因此，如何建立一种试验平台，进一步提高试验的抗干扰能力，成为亟待解决的问题。

实用新型内容

为了解决上述问题，本实用新型的目的在于提供一种用于水工振动传播及微振研究的隔振平台，该平台可以满足水工实验中，振动传播、微振特性等研究课题对试验场地振动的精度要求，减小实验场地的背景振动和试验过程中水泵运行、下游泄水以及周边交通等因素对模型振动测试的影响。

为了实现上述目的，本实用新型提供一种用于水工振动传播及微振研究的隔振平台，包括：储水池、流激振动试验台、出水池；

其中：储水池位于流激振动试验台上游端，出水池位于流激振动试验台的下游端；

储水池通过上游排水通道与流激振动试验台连接，储水池与上游排水通道交界处设有一第一闸门，通过第一闸门的开闭控制水流的通过；

流激振动试验台包括混凝土基础层、隔振沟、围墙、弹性基层；

混凝土基础层呈方形，凹设于地基内，并沿混凝土基础层四周设置隔振沟，将混凝土基础层与周围地基隔离开，混凝土基础层表面与周围地基表面位于同一平面；

在混凝土基础层上设一围墙，其中沿与上游端储水池侧隔振沟设置的围墙墙体设为第一墙体、与第一墙体垂直的两侧围墙墙体设为第二墙体，第二墙体与隔振沟之间设有人员通道，沿与下游端出水池侧隔振沟设置的围墙墙体设为第三墙体，第一墙体设有入水口，第三墙体设有泄流口；

在围墙内设一层弹性基层；

出水池与流激振动试验台的第三墙体的泄流口连接，出水池与泄流口交界处设一第二闸门，通过第二闸门的开闭控制水流的通过；

在储水池与第一墙体之间设第一软连接段，在出水池与第三墙体之间设第二软连接段。

其中，所述弹性基层为加重橡胶。

其中，所述第一软连接段和第二软连接段为加重橡胶。

其中，所述围墙为混凝土砖墙。

其中，储水池、第一墙体与大坝模型高度一致，第二墙体的高度与第三墙体的高度一致，并且第二墙体和第三墙体的高度不低于消力池模型导墙的高度。

其中，所述出水池进一步设一缓流平台，该缓流平台与消力池模型的出口高度一致。

其中，所述缓流平台为加重橡胶

在具体使用中，在弹性基层贴第一墙体处设置大坝模型，并在大坝模型下游，围墙内安置消力池模型以模拟实际大坝与消力池的关系。

本实用新型的有益效果在于：

本实用新型提供一种用于水工振动传播及微振研究的隔振平台，可以满足水工实验中，振动传播、微振特性等研究课题对试验场地振动的精度要求，减小实验场地的背景振动和试验过程中水泵运行、下游泄水以及周边交通等因素对模型振动测试的影响，设计该隔振方案，对实验过程中的水泵运行、水流循 环过程和周边交通等振动噪声进行隔振。

附图说明

图1为本实用新型提供的隔振平台的俯视图。

图2为本实用新型提供的隔振平台的纵剖视图。

附图标记

1：储水池；2：流激振动试验台；3：出水池；4：上游排水通道；5：第一闸门；6：混凝土基础层；7：隔振沟；8：围墙；81：第一墙体；82：第二墙体；83：第三墙体；9：弹性基层；10：地基；11：第二闸门；12：第一软连接段；13：第二软连接段；14：大坝模型；15：消力池模型；16：缓流平台。

具体实施方式

下面以具体实施方式来说明本实用新型所要保护的范围。

如图1和图2所示，图1为本实用新型提供的隔振平台的俯视图，图中不包括大坝模型和消力池模型。图2为本实用新型提供的隔振平台的纵剖视图，图中包括大坝模型和消力池模型。

本实用新型提供的一种用于水工振动传播及微振研究的隔振平台，包括：储水池1、流激振动试验台2、出水池3；

其中：储水池1位于流激振动试验台2上游端，出水池3位于流激振动试验台2的下游端；

储水池1通过上游排水通道4与流激振动试验台2连接，储水池1与上游排水通道4交界处设有一第一闸门5，可通过第一闸门的开闭控制水流的通过；

流激振动试验台2包括混凝土基础层6、隔振沟7、围墙8、弹性基层9；

混凝土基础层6呈方形，凹设于地基10内，并沿混凝土基础层6四周设置隔振沟7，将混凝土基础层6与周围地基10隔离开，混凝土基础层6表面与周围地基10表面位于同一平面；在本实施例中，混凝土基础层长7m×宽7m×深1.5m，隔振沟宽10cm×深1.5m，隔振沟用于减小背景振动及水泵运行产生振动对模型的影响。

在混凝土基础层6上设一围墙8，其中沿与上游端储水池1侧隔振沟7设置的围墙设为第一墙体81、与第一墙体81垂直的两侧墙体设为第二墙体82，第二墙体82与隔振沟7之间设有人员通道，沿与下游端出水池3侧隔振沟7设置的围墙墙体设为第三墙体83，第一墙体81设有入水口，第三墙体83设有泄流口；围墙为混凝土砖墙，以确保防水性能。

围墙内设一弹性基层9；

出水池3与流激振动试验台2的第三墙体83的泄流口连接，出水池3与泄流口交界处设一第二闸门11，通过第二闸门11的开闭控制水流的通过；

在储水池1与第一墙体82之间设第一软连接段12，在出水池3与第三墙体82之间设第二软连接段13。

在本实施例中弹性基层9，选用加重橡胶材质，用于模拟大坝和消力池的地基结构，加重橡胶可以满足密度和动弹模量与实际工程一致。

所设置的第一软连接段12和第二软连接段13为加重橡胶，用于防止上下游衔接部分形成背景振动至水弹性模型的振动对水弹性模型试验的影响。

所述出水池3进一步设一缓流平台16，该缓流平台16与消力池模型15的出口高度一致，也为加重橡胶材质，缓流平台用于保证水流平缓流出，用于模拟大坝下游的地基。

在本实施例中的大坝模型14为国内某大坝的大坝模型，建立比尺1:80，水电站整体模型包含坝体、两个消力池，模拟地基(长500m×宽400m×深90m)，即弹性基层厚度为90m/80＝1.125m，大坝高度162m/80＝2.025m，第一围墙与大坝高度一致2.025m，第二、三围墙60m/80＝0.75m。坝体使用加重橡胶，坝体材料动弹模在250MPa左右，密度在2400kg/m³左右，弹性基层材料动弹性模量为80MPa，密度在2400kg/m³左右。消力池模型15以混凝土材料制成，按根据大坝模型比例缩小而成，确保第二、三围墙高度不低于消力池模型15的导墙，以确保水流不从侧面溢流出去。

本实施例中测试上述大坝及对应消力池的水弹力模型，在大坝模型孔口、出水口、消力池模型地板、导墙、末端分别设置振动传感器和脉动压力传感器。

测试时，利用水泵(图中未显示)将水抽至储水池，第一闸门开闸引入水流模拟大坝泄洪，水流从大坝的孔口流入，流经消力池，第二闸门开启，从下游出水池流出后进入通过水泵运行再此进入储水池。根据实际的实验工况，通过改变上下游水位、泄洪孔口开启方式等手段调整泄洪方式。由于水流流动过程可能引起储水池、下游出水池振动，对大坝和消力池模型振动特性造成影响，因此这三个结构间采用软性连接。经测试，模型消力池基础内、坝踵基础测点与原型场地振动的相关系数分别为0.84和0.86，而水弹模型基础其余测点的竖向加速度与原型测点的实测竖向位移、竖向加速度的相关系数在0.71～0.89内(大于0.5)，相关性较高。因此，本实用新型提供的隔振平台可以有效模拟实际泄流状况。

从上述实施例可以看出，本实用新型提供的隔振平台可以满足水工实验中，振动传播、微振特性等研究课题对试验场地振动的精度要求，减小实验场地的 背景振动和试验过程中水泵运行、下游泄水以及周边交通等因素对模型振动测试的影响，设计该隔振方案，对实验过程中的水泵运行、水流循环过程和周边交通等振动噪声进行隔振。使用时只需将待研究大坝按比例制作隔振平台可用大小的大坝模型并配合相应消力池模型即可进行研究。

Claims (7)

1.一种用于水工振动传播及微振研究的隔振平台，其特征在于，包括：储水池、流激振动试验台、出水池；

其中：储水池位于流激振动试验台上游端，出水池位于流激振动试验台的下游端；

储水池通过上游排水通道与流激振动试验台连接，储水池与上游排水通道交界处设有一第一闸门，通过第一闸门的开闭控制水流的通过；

流激振动试验台包括混凝土基础层、隔振沟、围墙、弹性基层；

混凝土基础层呈方形，凹设于地基内，并沿混凝土基础层四周设置隔振沟，将混凝土基础层与周围地基隔离开，混凝土基础层表面与周围地基表面位于同一平面；

在混凝土基础层上设一围墙，其中沿与上游端储水池侧隔振沟设置的围墙墙体设为第一墙体、与第一墙体垂直的两侧围墙墙体设为第二墙体，第二墙体与隔振沟之间设有人员通道，沿与下游端出水池侧隔振沟设置的围墙墙体设为第三墙体，第一墙体设有入水口，第三墙体设有泄流口；

在围墙内设一层弹性基层；

出水池与流激振动试验台的第三墙体的泄流口连接，出水池与泄流口交界处设一第二闸门，通过第二闸门的开闭控制水流的通过；

在储水池与第一墙体之间设第一软连接段，在出水池与第三墙体之间设第二软连接段。

2.如权利要求1所述的隔振平台，其特征在于，所述弹性基层为加重橡胶。

3.如权利要求1所述的隔振平台，其特征在于，所述第一软连接段和第二软连接段为加重橡胶。

4.如权利要求1所述的隔振平台，其特征在于，所述围墙为混凝土砖墙。

5.如权利要求1所述的隔振平台，其特征在于，储水池、第一墙体与大坝模型高度一致，第二墙体的高度与第三墙体的高度一致，并且第二墙体和第三墙体的高度不低于消力池模型导墙的高度。

6.如权利要求5所述的隔振平台，其特征在于，所述出水池进一步设一缓流平台，该缓流平台与消力池模型的出口高度一致。

7.如权利要求6所述的隔振平台，其特征在于，所述缓流平台为加重橡胶。