南水北调中线某节制闸弧形门小开度振动观测与安全评价

南水北调中线工程冬季闸门小开度运行,闸后淹没水跃紊动剧烈,为验证小开度下闸门运行的安全性,选取蒲阳河典型节制闸开展闸门振动原型观测。通过测量不同开度下的闸门振动特性,分别采用动应力、振动位移(振幅)和频率作为标准进行振动安全评价,结果表明:闸门最大动应力为1.33 MPa,远小于材料允许应力的20%(约32MPa);最大振动位移15.97μm,小于闸门振动危害程度可忽略不计的上限位移50.8μm;所有测试工况的安全临界振幅A与频率f满足lgA(3.14-1.16lgf)。上述三种评价准则的判定结果一致,因此,中线闸门小开度淹没出流条件下,闸后水跃紊动引起的闸门振动危害可忽略,闸门结构安全稳定。     

大跨度上翻式拱形钢闸门振动特性及抗振优化

针对大跨度上翻式拱形钢闸门的水力结构特点,研制了闸门水弹性振动模型,通过水动力荷载特性、结构动力特性和流激振动特性等系统试验研究,反演了闸门结构的共振现象,取得不同工况下作用于门体的水流脉动压力荷载和闸门振动加速度、动位移及动应力等动力响应参数的数字特征和谱特征。针对存在问题,对闸门结构的底缘体型进行了修改,取得了良好的抗振优化效果。     

考虑闸墩弹性效应的弧形闸门流激振动数模-物模联合预测与安全分析

通过试验和数模对闸门流激振动响应仿真模拟是研究闸门振动的一种有效方法。以某水电站泄洪底孔弧形闸门为具体研究对象,根据模型试验要求设计了水力学和水弹性模型,进行了支铰力荷载量测和流激振动响应试验,分析了泄流条件和闸门、闸墩振动的关系,同时将试验所得荷载分别施加于闸门—闸墩耦合数值模型和将闸墩处理成刚性约束的数值模型进行动力响应计算。通过对比分析,认为闸墩振动对闸门动应力和垂向动位移影响较小,但对闸门水平向和侧向动位移影响较大。最后结合数模和物模对闸门振动进行了安全分析。     

三峡工程泄洪坝段弧形工作闸门动力检测

本文系统地介绍了三峡水利枢纽导流底孔、泄洪深孔弧形工作闸门的动力特性检测情况及导流底孔泄流时对闸门产生的流激振动检测成果。检测结果表明,在动水开门和关门全过程中,在底孔闸门小开度时熏闸门底缘的脉动压力幅值较大;闸门门叶和支臂上的静应力在允许值之内,动应力很小;闸门的振动加速度较小,没有发生危害性振动。     

大宽高比弧形钢闸门流激振动数值分析

针对大宽高比弧形钢闸门在水流脉动作用下的动力特性问题,以某节制闸弧形钢闸门为例,建立闸门有限元模型,分析流固耦合、支臂厚度对闸门振动特性的影响。基于随机振动法得到闸门在脉动水流作用下的流激振动位移与应力响应,并利用动力系数法对闸门动力响应做出评价。结果表明:闸门基阶振动受水体影响较小,低阶振动受支臂影响较大;闸门典型工况下的流激振动位移响应最大值为4. 029mm,动应力最大值为61. 247MPa,动力系数均低于1. 20,总体动应力水平较低,在动水作用下可安全运行。     

划子口大跨度弧形钢闸门原型振动观测初探

根据划子口钢闸门原型振动观测成果，从闸门结构的振动加速度、振动位移、振动应力、动水压力及启闭力观测等方面进行原型测量，评价弧形闸门在不同工况下闸门运行的安全性。提出大跨度弧形闸门运行中需要注意的事项，确保闸门安全运行，对其他类似弧形闸门的运行操作具有一定的参考意义。     

大跨度对拉式浮体闸门流激振动特性研究——以南水北调中线一期引江济汉工程对拉式闸门为例

为研究大型对拉式水工钢闸门的静动力特性及流激振动响应特性,以南水北调中线一期引江济汉工程拾桥河枢纽为依托,采用三维有限元方法对闸门结构进行静动力分析,并通过水弹性物理模型试验监测成果,验证结构分析的合理性以及闸门在不同运行工况下的振动特性,获得了作用于闸门结构的水流脉动压力荷载,取得了闸门结构在流固耦合条件下的固有振动模态参数,揭示了闸门结构在不同运行工况下的振动加速度、动位移及动应力响应特性。研究成果对工程今后的调度运行以及同类型工程建设具有参考意义。     

三峡水利枢纽导流底孔闸门泄流振动监测与分析

对三峡水利枢纽工程导流底孔闸门动力安全监测资料作了介绍与分析,其中包括闸门的动力特性和在设计水位条件下闸门在动水启闭过程中的振动加速度、振动位移、动静应力、脉动压力和启闭力的监测成果。监测成果表明闸门的自振频率监测成果与闸门水弹性模型试验成果很接近,振型相同;在动水开门和关门过程中,闸门在小开度时,下游面底缘的脉动压力较大;闸门门叶和支臂的振动小开度比大开度的大,未出现危害性振动,各测点的振动位移和振动应力都比较小,闸门振动是安全的。     

强夯荷载作用下填土地基的动力特征分析

为了研究强夯作用下填土地基的动力响应特性,采用ABAQUS有限元软件对强夯作用下土体的动应力、位移、振动速度和振动加速度进行模拟分析。结果显示,夯击能沿径向衰减的速率要大于沿深度方向衰减的速度,强夯作用下土体的动应力分布和竖向位移分布呈梨形;土体的振动速度、振动加速度均会随着土体的深度和径向距离的增加而减小,土体的振动特性持续时间要远小于实际工程中的夯击间隔时间,因此不用考虑振动叠加的影响;随着夯击次数的增加,振动速度的峰值先增高,随后会趋于稳定。研究结果对类似工程的设计和施工具有一定的参考作用。     

水力自动滚筒闸门振动特性的数值模拟及试验研究

水力自动滚筒闸门在泥沙淤积的情况下开启自如,可有效利用洪水资源。为将这一构想应用于实践工程,本文在模型试验和理论分析的基础上,结合数值模拟,研究了水力自动滚筒闸门在动水压力作用下的振动特性分布规律。对试验中不同种类运行工况下圆筒闸体振动加速度、振动频率、振动位移等振动特性进行研究与分析。利用ANSYS力学分析软件对横置圆筒闸体进行三维建模。考虑振动等动力学特性,采用双向耦合分析以解决振动与大变形问题,采用有限单元法对瞬态控制方程进行离散。比较振动位移的模拟计算结果与试验所测定结果,其变化趋势基本吻合,均当圆筒顶部在水面线附近时简体的振动位移达到最大。筒体在动水压力作用下的最大位移主要发生在沿水流方向的筒顶位置,需要在运行中加以注意。上述结论对于研究、设计直至具体制造应用这一新型自控闸门提供了重要的理论与试验依据。     

巴塘水电站导流洞平面闸门流激振动试验研究

针对巴塘水电站导流洞动水闭门过程中门体出现振动的问题,根据水弹性和重力相似准则建立比尺为1∶25的物理模型。通过模型试验,对平面闸门在闭门阶段的振动加速度、持住力以及门体应变等参量进行试验测定。试验结果表明:闸门在局开挡水时,水平向最大单倍位移幅值为91.974μm,振动危害较小;结构最大Mises应力值为11.32 MPa,闸门整体应力满足强度要求,平面闸门安全可靠。通过ANSYS Workbench平台对闸门进行模态分析。结果表明:干模态基频为40.05 Hz,湿模态基频为35.40 Hz,闸门挡水时脉动主频在10 Hz以内,与湿模态第1阶频率相差较大,闸门产生共振的可能性较低。本文采取的水弹性模型试验技术能够较好地反映平面闸门的动力特性,能够较为准确地预测和分析闸门的流激振动响应特性,可为类似工程的结构优化设计及运行安全监测提供参考。     

小浪底水库孔板洞弧形工作闸门流激振动原型观测研究

针对小浪底水库1#孔板洞在249.0 m水位附近(运行水头约113 m)偏心铰工作弧门在局部开启运行工况及连续开启过程中,门体不同部位振动动应力、加速度及动振位移响应结果进行了观测分析,并与2#孔板洞在248.0 m水位附近(运行水头约103 m)工作弧门的振动观测结果进行比较分析,对工作弧门的运行安全作出评价。总之,有关观测成果对类似工程工作弧门的运行操作具有一定的参考价值。     

闸阀失效诱发水库输水涵管振动探测与分析

为了对某水库输水涵管振动原因进行分析,首先采用振动监测仪对管道不同位置振动特性进行监测,分析管道不同位置振动变化规律,初步确定了振源位置;其次通过管道机器人对管道内部进行探测,结合已有理论基础初步分析了管道振动的内因;最后通过现场开挖,分析了管道振动的外因。结果表明：闸阀位置处质点振动峰值速度、主频、峰值加速度和峰值位移均明显大于其他测点,闸阀前后振动特性基本对称,推测闸阀为主要的振动源;闸阀处各方向质点振动峰值速度、峰值加速度和峰值位移均为垂向＞切向＞径向,推测闸阀的主要振动方向为垂向;输水涵管闸阀仅能开启至设计最大开度的1/3位置处,当闸阀在此种小开度开启时,产生的垂向流激振动是输水涵管振动的主要原因;闸阀附近土体松散,且未设置镇墩,无法较好地约束输水涵管变形,从而导致振动加剧。     

乌东德水电站水工闸门动力安全评价

乌东德水电站泄洪洞工作闸门为弧型闸门,具有孔口尺寸大、水头高、流速大、局部开启运行的特点,研究闸门在流激振动下的动力特性具有重要意义。运用数值模型和物理模型相结合的方法进行了仿真模拟和试验研究,综合评估了闸门的流激振动安全性。结果表明：两种模型得到的7阶以内闸门自振频率较为接近,且振型相同,相互验证了彼此的可靠性;物理模型试验应力结果与数值计算结果较为接近,闸门支臂和横梁等主要构件的动静叠加应力不超过157 MPa,闸门下支臂与支铰连接部位腹板处测点应力较大,但未超过局部承压容许应力值。     

基于流固耦合的弧形闸门-闸墩体系的流激振动研究

实际工程中弧形闸门与闸墩联系紧密,在水流脉动压力下二者相互影响,形成一个体系。为了揭示闸门与闸墩的相互影响规律,采取流固耦合理论对弧形闸门-闸墩体系开展流激振动研究。以某水利工程弧形工作闸门为例,针对弧形闸门单体和弧形闸门-闸墩体系分别建立三维有限元模型,计算两种模型的自振频率,基于模态分析的结果对两种模型进行动力响应分析,总结闸门和闸墩在动力特性和流激振动响应方面的相互影响规律。结果表明：闸墩对闸门动力特性及动力响应具有较大影响,考虑闸墩影响时,弧形闸门自振频率下降,其中以支臂振动为主的第4阶自振频率下降幅度最大,为61.45%,面板及支臂顺河向动位移分别减小44.58%及增大37.93%,面板及支臂动应力分别下降41.70%及增加30.71%;闸门流激振动对闸墩应力有显著影响,相较于闸墩按动力系数计算的最大应力增大了4.713 MPa。采用弧形闸门-闸墩体系模型可以更加准确而全面地评估弧形闸门及闸墩在流激振动下的安全特性。