导墙结构泄流振动的破坏实例及优化建议

对于导墙这种轻型水工结构而言，一般水工设计人员往往以为隔水墙只起分水作用，两侧动或静水压平衡，而忽视脉压的动力压力，由于混凝土结构的抗拉强度小，在长期泄水过程中，常导致疲劳破坏，目前，国内外已经发现多起导墙振动和破坏的工程实例。

（1）美国得克萨斯州的德克萨尔卡那坝（Texarkana Dam）隔水墙的破坏[64]：据报道，该泄水建筑物的隔水墙和底板的连接处发生断裂，除了8根钢筋外（已弯成90°），墙中所有钢筋都断裂，迹象表明，这些钢筋是由于金属的疲劳破坏所引起的，如图6.6所示。同时，有迹象表明，在隔墙倒塌之前，曾发生过剧烈的侧向振动，因为钢筋周围的混凝土压碎深度达0.6～0.9m。

（2）美国加利福尼亚州的垂尼蒂坝（Trinity Dam）隔水墙的破坏[65]：检查表明，除消力池底部和隔水墙有严重的冲蚀破坏外，沿着消力池底板高6.1m处有一条水平工作缝，分水隔墙的上部倒塌，从钢筋的破坏迹象看出，破坏是由于疲劳产生的，剩下来的那部分隔墙，两边底部（隔水墙的嵌固端）都有相当长的水平弯曲裂缝，中间还有一条垂直裂缝。

（3）美国新泽西州科罗拉多河蓄水工程的纳佛角坝（Navajo Dam）隔水墙的破坏[66]：检查发现，除了严重的冲蚀破坏外，导墙中不少钢筋折断或弯曲，沿导墙根部出现整齐的一排疲劳裂缝。据报道，导墙是由于振动导致疲劳破坏，泄水时，当泄量超过50m3/s，隔墙便出现振动，振动频率和脉动压力耦合，脉动压力的频率和振幅是泄流量和尾水高度的函数。(www.xing528.com)

（4）据前苏联有关文献报道[67]：前苏联的巴帕津斯基水利枢纽溢洪道消力池内作为检修用的分水墙由于振动而破坏；沃特金水利枢纽水电站厂房与坝之间的隔墩段承受了不能允许的强烈振动。

（5）我国江西万安水电站导墙及广西大化水电站闸墩：万安水电站导墙在运行过程中倒塌；大化水电站在泄流中发现某一流量范围内，闸墩发生显著振动，振动均方根值达1.56mm，在过坝流量超过4400m3/s时，操作人员在闸墩上已有振动的明显感觉，在流量超过7000m3/s时，闸墩的振动最大，观测到最大振幅达3mm左右，大大超过闸墩允许振幅值[68]；1982年，贵州乌江渡水电站原型观测发现左滑右导墙的激烈振动，在闸门开度大于4m时，导墙振动有随着闸门开度增加而加大的趋势，在闸门全开时，左右导墙侧向振动振幅最大值达2mm左右（1987年观测值），均超过前苏联有关文献提出的对水工建筑物混凝土结构的允许振幅值[69]。

可见，导墙或隔水墙这种轻型薄壁结构受到脉动压力的交变作用，导致结构物疲劳破坏和强烈振动的危险性，是一个现实的问题，应引起充分重视。