Page 132 - 2025年第56卷第6期

个时步受到的荷载直至系统达到静力平衡状态。 表 １ 模型参数
［Ｈ － ０ ．５（ｙ ＋ （ｙ ＋ ｙ）?２）］ （１）
ｐ ＝ ｐ－ γ ｗ 计算参数 数值
ｎ１ ｉ１ ｕ ｉ ｉ － １ ｉ
［Ｈ － ０ ．５（ｙ ＋ （ｙ ＋ ｙ ）?２）］ （２）
３
ｉ１
ｐ ＝ ｐ－ γ ｗ ｕ ｉ ｉ ｉ ＋ １ 地基密度 ρ ｓ ?（ｋｇ?ｍ ） １６００
ｎ２
（３） ２
ｐ ＝ ０ ．５ｌｐ ｓｉｎ θ ｉ － １ ＋ ０ ．５ｌｐ ｓｉｎ θ ｉ 地基剪切模量 Ｇ ｓ ?（Ｎ?ｍ ） ７．７ × １０ ７
ｎｘ
１ ｎ１
１ ｎ２
） （４）
ｎｙ １ ｎ１ １ ｎ２ 地基体积模量 Ｋ?（Ｎ?ｍ ） １．６ × １０
ｐ ＝－ （０．５ｌｐ ｃｏｓ θ ｉ － １ ＋ ０ ．５ｌｐ ｃｏｓ θ ｉ ２ ８
为单元 ｉ与 ｘ轴正向夹角；ｐ 、ｐ 为任意结点相邻单元
式中：θ ｉ ｎ１ ｎ２ 法向接触刚度 Ｋ ｎ ?（Ｎ?ｍ） １ × １０ ８
受到的均布荷载；ｐ 、ｐ 为结点处水平与竖直向集中力；ｌ为梁 切向接触刚度 Ｋ ｓ ?（Ｎ?ｍ） ５ × １０ ７
ｎｙ
ｎｘ
１
单元长度。
坝袋间摩擦系数 ｆ ０．２５
１
２．２ 模型参数 采用各向同性本构模型模拟地基，采用 Ｂｅａｍ单
坝袋与地基间摩擦系数 ｆ ０．３０
２
元模拟坝袋。地基参数有地基密度、剪切及体积模量、法向及切
２
梁单元弹性模量 Ｅ?（Ｎ?ｍ ） ２．５ × １０ ５
向接触刚度等。实际工程中采用现浇方式浇筑底板、岸墙、锚固
梁单元惯性矩 Ｉ?ｍ ４ １．０４２ × １０ － １４
槽及预埋锚固螺栓，数值模拟中假设地基为刚性。Ｂｅａｍ 单元参
梁单元数量 １００
数有弹性模量、密度、惯性矩及截面面积等。Ｂｅａｍ 单元弹性模
梁单元截面积 Ａ?ｍ ２ ２ × １０ － ４
量足够大，忽略伸长率影响。Ｂｅａｍ 单元与地基接触面抗拉及胶
３
梁单元密度 ρ ?（ｋｇ?ｍ ） １．１ × １０ ３
结强度均为零，使得梁单元在地基上能自由滑动和分离。模型参
数还包括坝袋间及坝袋与地基间摩擦系数。模型参数取值见表 １，参考了 Ｈｕｏｎｇ等 ［２５ － ２６］ 、Ｋｉｍ等 ［２７ － ２８］
采用 ＦＬＡＣ模拟刚性地基上土工管袋在抗洪抢险中的应用。
３ 模型试验
开展了大比尺模型试验，试验装置由试验槽、上层坝袋、下层坝袋以及监测、采集、充排及控制
系统等组成。模型试验整体布置见图 ３。模型槽长宽高分别为 ９．０ｍ × ２．８ｍ × １．８ｍ，基础底板共设置 ５
排锚固线，间距均为 １８ｃｍ。根据试验槽尺寸，上层坝袋周长为 ３ｍ，下层坝袋周长为 ２．１～３．９ｍ。坝
袋采用厚度 ０．６ｍｍ的 ＰＶＣ膜，纬向及经向抗拉强度分别为 ４１．８和 ２４．８ｋＮ?ｍ。坝袋纵向及边缘两端
均折叠成 ４ｃｍ 宽，采用螺栓压板方式固定，坝袋两端以 ６０°向下游侧锚固在岸墙上。

图 ３ 试验装置示意
３
采用直径 ７．５ｃｍ、流量 ２１．８ｍ ?ｈ、扬程 ３８ｍ的离心泵对下层坝袋充水及施加上游水位。采用转速
３
９３０转?ｍｉｎ，容量 ０．６ｍ ?ｍｉｎ的高功率空气压缩机对上层坝袋充气。采用溢流管和测压管控制下层坝袋压
力水头，采用高精度数显气压表和排气阀控制上层坝袋充气压力。设计工况时，采用精度 ０．１ｍｍ，涉水
深度 ２．０ｍ 的防水型激光位移传感器测量坝袋截面形状。同时采用 ２ｍｍ 厚的 ＫＹＯＷＡ防水型应变片

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