关于大中型弧形钢闸门合理结构布置及计算图式的探讨

我国水利水电工程钢闸门设计规范中对于弧形钢闸门的结构布置原则及计算图式，经实践检验存在如下不足之处：简单地按平面主框架计算图式进行计算，未能反映弧形闸门空间整体结构的空间效应；现有的结构布置原则不尽合理，使主要构件受力复杂化。为此提出了合理的弧形钢闸门布置原则及计算图式，以适应闸门空间整体结构特性。具体布置原则为：主梁布置宜采用井字梁结构，４根支臂直接支承在主梁的４个交叉点上；纵、横向主梁的悬臂长     

关于斜支臂弧形闸门支臂扭角问题的探索

一、前言钢闸门设计规范SDJ 13—78(简称“规范”下同)第76条指出:斜支臂弧形闸门,当支臂与主横梁水平联结时,在支铰处两支臂形成扭角2φ,见图一,φ角可用下式计算     

基于检测数据的弧形钢闸门支臂可靠度分析

锈蚀导致钢闸门的静力和动力特性发生变化的同时,改变了闸门体系的可靠度.为研究锈蚀对钢闸门可靠度的影响,本文基于现场检测数据分析了闸门锈蚀特性,采用三维有限元方法分析弧形钢闸门支臂应力,并计算了支臂的可靠度.结果表明,本文提出的方法可准确地计算钢闸门支臂的可靠度,以判定闸门的安全性.     

弧形闸门设计中的两个问题

弧形闸门已广泛地用作水利工程中重要的挡水泄水设备,设计、制造、安装、运行四个环节均积累了丰富的经验,这里打算提出两个问题,偏重于理论分析,希望对设计工作能有所裨益。两个问题,都产生于斜支臂弧形闸门中。一、关于斜支臂的水平偏斜角斜支臂弧形闸门结构特征是闸门有两个斜支臂与门叶主梁相联,每个斜支臂有上、下两个支腿(或称支柱),两支腿的腹板与主梁相交,交线成水平位置,且相互平行,这就是“钢闸门设计规范”第76条中所讲的“支臂与横梁水平连接”的情况。两支腿腹     

弧门Π形框架主横梁与支臂单位刚度比的优化设计

弧形钢闸门是水利水电工程中应用十分广泛的门型。在实腹式主横梁式弧形闸门中，由主横梁和支臂构成的主框架是弧形闸门的主要承重结构。主横梁与支臂的单位刚度比是弧形闸门主框架设计的重要参数，它协调着框架内力的分配，其取值合理与否直接影响着整个弧形闸门的安全性和经济性。采用优化设计理论对工程实例中６０扇潜孔式和５０扇露顶式弧形钢闸门直支臂Π型框架进行了优化设计，从而得到这两种门型的主横梁与支臂单位刚度比的合理取值范围，并对取值影响因素作了分析     

多支腿支臂弧形闸门制造工艺技术

在水利水电工程建设中，随着大型水利水电工程增多，弧形闸门高度的增大，也逐渐开始采用三支腿支臂或四支腿支臂形式的弧形闸门，三支腿支臂及四支腿支臂形式的弧形闸门工程中较为少见，制作难度也较两支腿支臂形式的弧形闸门大。因此在制造过程中如何防止构件的变形，保证产品的制造质量，并排除现场安装时整体几何尺寸的误差，成为多支腿支臂弧形闸门制造的关键性问题。以四支腿支臂形式的弧形闸门为例，详细介绍多支腿支臂弧形闸门的制作工艺和技术措施。     

弧门Ⅱ开明框架主横梁与支臂单位刚度比的优化设计

弧形钢闸门是水利水电工程中应用十分广泛的门型，在实腹式主横梁式弧形闸门中，由主横梁和支臂构成的主框架是弧形闸门的主要承重结构，主横梁与支臂的单位刚度比是弧形闸门主框架设计的重要参数，它协调着框架内力的分配，其取值合理与否直接影响着整个弧形闸门的安全性和经济性。     

基于BIM技术的白鹤滩水电站泄洪洞弧形闸门支铰及下支臂安装施工模拟

白鹤滩水电站泄洪洞进口弧形闸门是目前国内最大的横向三支臂潜孔式弧形闸门,该弧形闸门安装施工具有门叶构件尺寸大、质量大、闸门安装空间狭小等特点。在采用BIM技术对闸门支铰及下支臂安装关键工序进行施工过程模拟、安装过程碰撞检查及现场实际情况分析的基础上,优选确定了支铰及下支臂牵引方案,为弧形闸门支铰及下支臂安装提供了有效技术保障,确保了工程质量、安全及安装工期。     

芦潮港水闸弧形钢闸门与启闭机质量检测及卡阻原因分析

<正>弧形钢闸门与液压启闭机广泛应用于我国水利工程建设中，浦东芦潮港节制闸弧形钢闸门及液压启闭机运行时，闸门卡阻并伴有异常声响，影响工程运行安全。本文通过“三检测，一排查”，对既有工程弧形闸门支臂铰轴同轴度检测方法进行创新，科学分析产生卡阻的原因，为加固处理提供依据，供类似闸门情况参考。     

基于ANSYS的三支臂弧形钢闸门拓扑优化布置

基于拓扑优化理论,以结构最大刚度为目标函数,采用ANSYS拓扑优化功能对三支臂弧形钢闸门进行了布置优化,得出了三支臂弧形钢闸门的合理结构布置形式.并结合实例对优化成果进行了静动力分析比较.结果显示,拓扑优化后的闸门结构,其强度、刚度及稳定性都有一定的提高,优于原始布置结构.此方法可以为水工钢闸门结构布置创新提供一定的参考.     

白鹤滩水电站泄洪洞进口弧形闸门安装关键技术

白鹤滩水电站泄洪洞进口弧形闸门是目前国内最大的横向三支臂潜孔式弧形闸门。该弧形闸门安装施工具有门叶构件尺寸大、质量大、闸门安装空间狭小等特点,在对闸门安装关键工序进行高精度模拟、安装过程碰撞检查及现场实际安装的基础上,阐述了弧形工作闸门安装关键技术,即支承大梁安装、门叶组拼及吊装、支铰及下支臂组合件安装、弧门上支臂安装、门叶支臂连接及支臂连接杆安装技术。运用建筑信息模型(BIM)技术对闸门安装关键工序上支臂安装施工进行模拟及碰撞检验。     

弧形钢闸门排水孔位置优化

结合某工程三支臂弧形钢闸门,利用ANSYS有限元软件建立了相同孔径不同位置排水孔的闸门有限元模型,计算分析了排水孔位置对弧形钢闸门主梁强度及局部应力的影响,以找到兼顾强度及排水要求的水工弧形钢闸门排水孔最佳位置。结果表明:对于三支臂弧形钢闸门,相同孔径不同位置排水孔不同程度地影响了闸门主横梁的应力分布;考虑到强度及排水要求,对于中、下主横梁,将排水孔设置在主横梁中和轴上;对于上主横梁,将排水孔设置在靠近后翼缘约2倍孔径的位置处为宜。     

对斜支臂弧形闸门扭角计算的几点看法

当弧形闸门跨度较大时,为了减少主梁跨中受力弯矩,采用斜支臂布置,以增大悬臂段,用悬臂段的负弯矩,抵消一部份跨中的正弯矩。由于斜支臂布置带来一系列的几何尺寸计算问题,我国在1978年颁布的钢闸门设计规范中(SDJ13-78)第76条规定:斜支臂     

弧形钢闸门主框架柱计算长度系数实用计算方法

通过分析现行弧形钢闸门支臂稳定设计方法的不足,参考修订后的GB 50017—2003《钢结构设计规范》,利用能量法,选择恰当的挠曲函数,提出弧形钢闸门主框架柱计算长度系数的实用计算方法。该方法计算简单方便,物理概念明确,计算结果准确,可方便工程设计。     

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。     

弧形钢闸门主框架的动力稳定分析

分析国内外某些低水头弧形钢闸门的失事破坏情况,指出在振动荷载作用下弧形钢闸门的支臂丧失稳定性是引起大多数闸门破坏的主要原因,据此利用B-R准则对弧形钢闸门主框架的动力稳定性进行研究,得出了几种简单荷载作用下主框架的动力稳定承载力,由此可知外荷载的类型及频率对结构的动力稳定承栽力有显著影响。此研究思路和方法可为弧形钢闸门动力稳定性的深入研究和工程应用提供参考。     

支臂纵向连接系形式对弧形闸门的稳定性分析

为了解不同支臂纵向连接系的布置形式对弧形闸门稳定性的影响，以某水库溢洪道露顶式弧形闸门为研究对象，结合6种工程中常见的支臂纵向连接系的布置形式，利用有限元软件ANSYS对闸门模型进行静力分析和动力学计算。结果表明：支臂纵向连接系的布置形式对闸门支臂的影响较大，A字型支臂不适用于大跨度大半径露顶式弧形闸门；支臂纵向连接系的布置形式对闸门的固有频率影响较小；比较闸门各阶振型，支臂处最易发生振动。研究成果对弧形闸门支臂的优化设计具有一定的参考价值。     

弧形钢闸门动力特性的影响因素

应用有限元方法和弧门主框架自振频率理论计算方法,考虑“流固耦合”、弧门主横梁与支臂的单位刚度比、主框架材料用量和支臂的截面型式等的影响,对弧形闸门的自振特性进行计算分析,得出“流固耦合”对弧门自振特性的影响不容忽视,随水头的升高,不仅闸门的自振频率降低幅度较大且其相应的振型也发生了显著的变化;采用不同的支臂截面型式和合理地改变支臂截面特性将有效地提高闸门的自振频率等对工程实际有一定参考价值的结论。     

基于CFD理论的弧形闸门三维模型数值研究

为了较为准确地了解弧形钢闸门的实际受力、变形等状态和特征,对弧形钢闸门建立了有限元模型,并进行了非线性空间有限元分析。结果表明,桁架内增设腹杆能有效避免支臂发生失稳,保证闸门的整体稳定性;降低腹板高度、增加翼缘宽度后,能有效提高支臂的屈曲荷载,有效避免支臂发生失稳破坏。     

深孔弧门三维拓扑优化应用研究

当前拓扑优化在水工闸门中的应用均为二维平面内的拓扑优化设计,未涉及闸门空间拓扑形式的问题。针对此,以某水电站工程深孔弧形钢闸门为例,基于连续体拓扑优化方法中的变密度法进行深孔弧门三维拓扑优化的应用研究,采用有限元软件对拓扑结果进行数值分析,并与工程中常用V型二支臂结构形式进行对比。结果表明采用三维拓扑优化得到的弧形闸门支臂最优拓扑构型为Y型树状结构,且在满足局部稳定要求前提下构建的箱型截面树状支臂结构承载能力满足规范要求。与规范中常用V型支臂结构进行对比分析,结果表明,拓扑优化的树枝状支臂结构整体位移减小15.8%,最大应力减小15%且整体分布更加均匀。三维拓扑优化方法可以应用于深孔弧形闸门的结构优化设计当中。