泄洪闸闸墩抗振加固措施研究

泄洪闸闸墩抗振加固措施的应用,对保证工程整体安全性及达到加固减振要求有着至关重要的作用。本文以具体工程项目为研究案例,对闸墩大幅振动问题进行详细分析,主要通过对重力相似准则的应用,实现对泄洪闸闸墩全面水动力荷载测试模型的构建。本文在对闸墩抗振加固措施的分析研究中,以不同的加固设计方案进行讨论,将移动位移作为控制指标来实现对闸墩加固减振规律的总结,并探索出一种科学的工程项目优化方案,在保证泄洪闸闸墩加固稳定的同时,有效控制工程造价。     

飞来峡水利枢纽溢流坝结构动力设计

飞来峡水利枢纽溢流坝运行工况复杂，存在不利的水流现象，对闸墩和闸室结构产生振动作用，必须进行结构动力设计。设计通过对结构流激振动研究成果进行分析，采用水工模型和水弹性模型的实测数据作为设计参考的参数，并与有限元分析的结果互相印证。采取在闸墩尾部增设人行工作桥的减振措施，使闸墩振幅和闸墩动应力大为减少，结构设计更加合理可靠。     

锚索索力损失对预应力闸墩动态特性的影响

某水电站泄洪闸采用大吨位预应力闸墩承受弧形闸门支臂传递的巨大水推力,通过近2 年的闸墩锚索 拉力监测发现,锚索张拉力损失部分超过15%,并尚未收敛,且闸墩在宣泄洪水过程中曾出现过强烈振动现象. 为进一步明确锚索拉力损失是否对闸墩动态特性(包括模态特性、动位移与动应力特性)产生影响,建立了闸墩 -基础-锚索整体有限元模型,通过制作闸墩水力学模型并采用力传感器测量作用于闸墩上的整体面荷载,获取 不同运行工况下的闸墩整体水动力荷载时程线,以此为有限元模型输入荷载进行闸墩动态响应计算,分析了泄 洪闸预应力闸墩主、次锚索不同索力损失对闸墩的动态特性的影响,研究成果可为工程安全运行提供重要 参考.     

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。     

闸墩对高拱坝泄洪振动的影响

水弹性模型实验结合计算机“动态”仿真模拟的方法是研究高拱坝泄洪振动最有效的方法，以乌江构皮滩拱坝为背景，在水弹性模型实验研究基础上。建立了带闸墩和不带闸墩的两种拱坝有限元模型，分别计算２者的模态和频率，并通过将荷载功率谱转化成过程线。     

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。     

陆水水利枢纽溢流坝段闸墩裂缝成因分析及加固措施

采用三维有限元法对陆水蒲圻宽缝重力坝闸墩尾墩纵缝下端出现的裂缝进行了分析计算。利用混凝土单元的开裂特性来模拟闸墩的开裂,结果表明裂缝是由温度荷载、水荷载及坝体本身自重的共同作用造成的,在现有荷载状况下,闸墩裂缝有进一步发展的趋势。因此提出了粘贴钢板的加固处理措施,结果表明能有效控制混凝土的进一步开裂;同时对钢板的布置进行了优化分析,得出加固处理优化方案。     

预应力中墩三维有限元静力结构分析

文中基于ABAQUS平台,以国内某水电站锚块式预应力闸墩为工程背景,建立了预应力闸墩结构三维有限元整体模型。对该结构在自重、扬压力以及水压力等荷载作用下进行了静力分析,分析了控制工况下闸墩应力、位移分布规律,总结出重要部位产生拉应力的主要原因。     

大流量明渠输水工程渡槽闸墩振动机理研究

针对长距离输水明渠过渡段水流剧烈波动造成渡槽闸墩异常振动的问题，以南水北调中线工程十二里河渡槽为例，通过长度比尺1∶36的物理模型试验复演了原型闸孔调度过程，分析了与闸墩振动密切相关的水动力要素，从进出口隔墩长度和体型、渐变段布置以及闸孔调度运行等方面对中墩振动机理进行了深入探讨。研究结果表明：闸墩振动主要源于水流横向摆动冲击建筑物及分隔墩末端出现间歇性游离的马蹄涡流态诱导所致；采用优化中墩布置型式、调整进出口渐变段收缩角或扩散角及调度运行方式等措施，可有效降低渡槽段水位波动及闸墩振动强度。研究成果可为大型调水工程渡槽设计及调度运行提供参考。     

泄洪闸中墩在水脉动压力作用下的动力分析

分析了飞来峡水利枢纽泄流闸中墩的动力特性及在两条脉动水压力波形作用下的动力反应，分析结果为：闸墩结构的基频为２．０４ＨＺ，从振型型态图上看，闸墩振动特性类似厚板一端固定的动力特性，在两条脉动水压力波形作用下，其动力反应的脉动压力均方根σ为最大，作用水体范围也较大，并在整个水体视为同一脉动压力的计算条件下，得出了闸墩各部位应力σｙ分布状况，以上结果可为闸墩设计者考虑脉功影响时提供参考。     

X型宽尾墩的动水荷载特性及体型优选研究

利用BP人工神经网络的非线性映射功能,结合水槽中两种主要消能形式的模型试验,以流场中作用在板块上表面实测脉动压力为变量,构建了一个简单的上举力预测系统.经过实测资料验证,该系统预测效果较好.本文的研究成果对消力池安全实时监测具有一定的意义.     

水动力荷载与闸门振动

分析了水动力荷载与闸门振动特性，采用实验模态分析验证有限元数值计算得到的闸门模型特性，并进行闸门结构的优化设计，应用随机振动理论分析闸门结构的随机振动响应，计算实例，表明，优化闸门结构的动特性可有效地提高闸门的抗振性能。     

上翻式拱形闸门的流激振动控制及原型观测验证

通过物理模型和数值模型相结合的方法,系统研究了大跨度上翻式拱形闸门水动力荷载、结构动力特性和流激振动特性,揭示了闸门结构的流激振动强烈共振现象及成因。针对存在的强烈振动的问题,通过减小闸门底缘下游倾斜面水平面投影面积、缩减闸门底部小横梁尺寸等方式来进行结构优化。优化后的工程现场原型观测结果显示,推荐布置方案有效控制了闸门的有害振动,运行平稳,安全可靠,验证了物理模型试验成果的正确性。     

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。     

流激闸门振动及动态优化设计

本文分析了作用于闸门结构的水动力荷载特性，指出了闸门振动的类型和性质，强调了特殊水动力荷载包括空穴水流对闸门振动的危害；阐述了改善水流边界条件，增加适当附加措施等减免水动力荷载的途径；讨论了结构动态优化方法对避开水流高能区，抑制结构振动的效果。最后还探讨了弧门结构的动力稳定性问题。     

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。     

闭门速度对事故闸门门体水力荷载影响研究

抽水蓄能电站引水洞水流边界条件复杂,研究在事故工况下事故闸门动水闭门可靠性以及闭门速度对事故闸门闭门持住力的影响十分必要。以响水涧抽水蓄能电站下库进水口事故闸门为研究对象,按重力相似准则建立比尺为1∶22的水力相似模型,通过模型试验,对响水涧抽水蓄能电站下库进水口事故闸门在不同闭门速度工况动水闭门过程中门体水力荷载及通气孔风速进行了研究。测量分析结果表明:闭门速度在1.126~2.835 m/min范围内时,事故闸门均能依靠门顶形成的水柱动水关闭,闭门速度对事故闸门动水闭门过程中的门体水力荷载及通气孔的风速影响较小。研究成果对抽水蓄能电站进水口事故闸门的设计和运行具有重要参考价值。     

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。