泥石流浆体作用下钢-混凝土组合式新型拦挡坝承载性能分析

在重力式拦挡坝的基础上,提出了一种前部为混凝土实体,同时后部设置钢管支撑体系的钢-混凝土组合式新型拦挡坝。基于计算流体动力学理论和流固耦合分析方法,对重力坝与新型坝进行了泥石流浆体空库过流条件下的对比分析,证实了新型坝具有更加优越的承载性能,并以水利水电工程拱坝体型设计中的柔度系数作为一项重要参数,从杆件截面规格和支撑间距两个方面优化了支撑体系,给出了新型坝的结构方案及其适用条件。结果表明,建议以流动状态稳定后的浆体动压力作为结构设计中的荷载工况之一;柔度系数超过15的重力坝从力学上属于平面应变问题;新型坝适用于迎流面坡比为1:0.3且柔度系数大于8.5的重力式低坝以及柔度系数大于10.0的重力式中坝,在该条件下,相比于重力坝,新型坝的极限承载力增长了10%~20%。