水工钢闸门面板可靠度分析

基于可靠性原理,建立了闸门面板可靠度分析的极限状态方程。利用统计分析所得的数据,对影响闸门面板可靠度的荷载及抗力统计数据进行了分析计算,得到其统计参数。然后采用JC法对《水利水电工程钢闸门设计规范》中闸门面板的可靠度进行了校准计算和分析。结果表明,闸门面板的可靠指标满足一级建筑物的安全水准,并且大于闸门主梁的目标可靠指标。同时提出了水工钢闸门面板结构设计的目标可靠指标取值建议。     

改进的模糊层次分析法在水工钢闸门可靠性分配中的应用

考虑到水工钢闸门可靠性分配具有多层次、多因素的特点,以及传统的层次分析法确定相对权 重的缺陷,采用了改进的模糊层次分析法,综合考虑影响平面露顶闸门、平面潜孔闸门、弧形露顶闸门以 及弧形潜孔闸门可靠性的各类因素,建立了相应的层次结构模型,最终对四类闸门进行可靠性分配,结 果表明,平面钢闸门分配给主梁及面板的可靠度相对较高,弧形钢闸门分配给主梁、支臂及面板的可靠 度相对较高,与实际的闸门工作情况相符,对水工钢闸门结构的设计具有一定的参考价值。     

弧形钢闸门有限元分析及结构优化

利用三维建模软件建立弧形钢闸门主结构三维模型,基于ANSYS Workbench进行弧形钢闸门有限元分析,对弧形钢闸门模型在静态挡水和启门瞬间两种工况下主要构件应力和位移分布特点以及变化原因进行分析,评估弧形钢闸门的安全。分析了弧形钢闸门面板底缘处局部应力集中的原因,采用局部补强方式对面板底缘进行结构优化并再次进行分析,计算结果表明经补强后面板底缘局部应力集中现象完全消除。     

考虑流固耦合效应的弧形钢闸门地震动力响应研究

在地震高发的中国西南地区,地震激励对弧形钢闸门的安全持续稳定运行影响较大,有必要对弧形闸门在地震作用下的动力响应及安全性进行研究。以某工程表孔弧形钢闸门为例,通过建立考虑水体和结构耦合作用的三维数值模型,研究了弧形钢闸门地震动力响应,然后利用重力坝-库水流固耦合模型验证了计算方法的准确性和有效性,最后对弧形钢闸门进行动力时程响应分析,计算了弧门地震动水压力,并与规范方法进行对比。结果表明:本文提出的考虑流固耦合效应的动力响应分析方法适用于闸门地震动力响应计算;流固耦合效应对弧形钢闸门地震动力响应影响较大,考虑流固耦合效应的闸门动力响应计算结果比规范明显增大,两者最大比值达到2倍以上。闸门结构动位移响应峰值在闸门面板顶部中心,动应力响应峰值发生在下主横梁跨中;流固耦合的动力计算表明该闸门结构刚度满足规范要求,强度不能满足,上、下主横梁处为结构动力响应薄弱环节;对高水头采用规范法计算的地震动水压力偏大,对低水头动水压力计算结果偏小。考虑流固耦合的闸门结构动力响应分析研究能反映其真实力学特征,对于地震高发区弧形钢闸门的结构设计和安全评价具有参考意义。     

现役平面钢闸门动态可靠性评估

基于可靠度理论，在对现役钢闸门结构荷载及抗力统计分析的基础上，采用JC法对现役平面钢闸门基本构件的时变可靠指标进行了计算和分析，在此基础上，采用层次分析法对现役平面钢闸门动态可靠度进行了评估，并用算例进行了说明，结果可供制定现役钢闸门结构可靠性鉴定标准时参考或使用。     

弧形钢闸门三维有限元静力安全评价

针对长期服役且不具备原型检测条件的水工钢闸门的安全评价问题。采用三维有限元法直接 建立钢闸门的真实几何模型和有限元模型,对闸门结构进行常用运行工况和瞬间开启工况下的强度和 刚度分析,并依据钢闸门设计规范对其安全性进行评价。以新疆乌鲁瓦提水利枢纽冲沙洞弧形钢闸门 为例,通过分析得出,两种分析工况下弧形闸门结构的强度和刚度均满足当时和现行钢闸门设计规范的 要求;闸门启门力对闸门整体结构的强度和刚度有很大的影响,尤其对闸门顶梁结构和上主横梁结构的 强度影响极大,顶梁板结构的强度降低 2．61倍,刚度降低 18．24％。为钢闸门安全评价提供了切实可行 的分析方法,为钢闸门的安全评价提供了借鉴,同时也为完善钢闸门产品设计提供了理论基础。     

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.     

弧门主框架体系可靠度分析模型与蒙特卡洛模拟

本文根据水工弧形钢闸门结构布置、运行破坏特点，结合现行《规范》要求，建立了弧门主框架体系可靠度分析串联模型，利用计算机采用蒙特卡洛法随机模拟其可靠性，避免了各随机变量及极限状态方程间的相关分析，最后通过一工程实例可靠度分析，证明所建模型是合理的，分析方法是可行的。     

水工钢闸门的可靠度分析

闸门作为水工建筑物的重要组成部分,其日常的良好运转,可以保障水利枢纽工程的运行安全,发挥水利枢纽的综合效益。水工闸门由于自身工作环境、使用年限的影响,容易出现可靠度问题,因而需要通过合理计算与可靠度分析,综合考虑闸门特点、运行环境,计算分析相应的可靠度指标,由此了解钢闸门的荷载、材料性能等相关信息,进而能够采取合理防护措施,保证钢闸门使用寿命,为其可靠度维持提供理论基础与重要保障。。     

弧形闸门结构的动力可靠性及抗振设计

论述了水工闸门结构的静力和动力可靠性及其计算方法 .并应用于深孔弧形闸门的抗振优化设计 ,为闸门安全运行提供了科学依据     

水工钢闸门可靠度分析研究进展

 由于各种不确定性因素的影响,采用可靠度理论进 行水工钢闸门的安全性评估和寿命预测是十分有必要的。为此,从水工钢闸门设计规范修编 和钢闸门安全度评估及寿命预测两方面阐述了水工钢闸门可靠度研究的意义。根据钢闸门可 靠度分析的特点提出了水工钢闸门可靠度分析的流程图,并分别从钢闸门的安全性(荷载的 统计参数、抗力的统计参数、钢闸门可靠度校准及分项系数的确定、钢闸门动力可靠度分析 )、适用性和耐久性(现役钢闸门可靠度评估、现役钢闸门寿命预测、现役钢闸门疲劳可靠度 分析)等方面,详细地评述了国内外水工钢闸门可靠度研究的主要成果和进展。最后讨论了钢闸门可靠度研究要解决的主要问题和今后的研究方向。     

基于概率-模糊-区间混合模型和改进分枝限界法的重力坝可靠性分析方法

借助传统概率模型评估重力坝服役安全需明确参数的概率分布,而非概率区间模型所得结论难以准确度量重力坝服役可靠程度,因此,本文提出了基于概率-模糊-区间混合模型和改进分枝限界法的重力坝可靠性分析方法。基于原型、室内试验成果与安全监测资料,结合参数时变模型和区间反演分析方法,建立综合考虑随机变量、模糊变量和区间变量的重力坝可靠性分析混合模型;利用信息熵法和Karush-Kuhn-Tucker(KKT)最优化条件解耦混合模型,通过基于当量正态化法的验算点法(JC法)计算可靠指标;对传统分枝限界法加以改进搜索主要失效模式,采用Ditlevsen窄界限法计算体系可靠度,综合评估重力坝整体服役安全。工程实例分析表明,本文方法可求解多种不确定因素共存的重力坝可靠性分析问题,适用范围较广;计算结果仍为概率可靠指标,表明在符合重力坝运行规律的前提下所选定坝段存在滑动失稳的可能性,与大坝的实际服役情况相吻合。此外,建立的可靠性分析混合模型,经一定的改进和拓展后,亦可用于其他结构工程的可靠性分析。     

基于检测数据的在役水工钢闸门主梁可靠度分析

对在役水工钢闸门进行安全评估时,往往采用传统的、单一的"锈蚀速度"来表征结构抗力变化过程,方法过于简单。以某平原水利枢纽的节制闸平面钢闸门服役10 a后的检测为例,提出采用DM4DL型超声波金属厚度检测仪测量钢板蚀余厚度,并对检测数据当量正态化,获得供可靠度分析用的厚度分布函数,通过蒙特卡罗抽样随机有限元分析,计算当前钢闸门主梁的可靠度指标,以此判定当前的钢闸门是否安全。     

现役水工钢闸门正常使用寿命预测

 针对目前水工钢闸门结构正常使用寿命预测方法缺乏足够理论依据的问题,基于可靠性原理,确定了现役钢闸门结构构件最低可靠度设置标准。提出了基于可靠度理论的现役钢闸门结构构件正常使用寿命预测算法,采用可靠度理论推导出了钢闸门结构构件正常使用寿命预测的近似计算公式,并对工程实例中闸门使用寿命进行了预测。算例结果表明,该方法对闸门构件使用寿命的预测是有效的。     

原型观测试验在泄洪闸门振动特性分析中的应用

水库表孔泄洪闸是水库大坝安全运行的重要保障。实践证明,水库泄洪闸门在动水启闭过程存在不同程度失稳现象。因此,闸门动态受力研究引起越来越多的关注。以某水库泄洪弧形闸门为工程背景,采用原型观测试验手段,对泄洪闸门振动特性进行研究,得到泄洪闸门体结构强度、固有振动特性及不同开度下的振动规律,对闸门结构运行可靠性进行评估。试验结果表明:泄洪闸门体结构静态受力安全,但在小开度及大开度均存在明显振动,中间开度运行趋于平稳。该研究成果对泄洪闸安全稳定运行具有指导意义。     

钢闸门体型优选和经济性评价

为了减轻弧形钢闸门的流激振动效应,进而降低闸门破坏概率,引入结构特征参量和经济性评价指标来指导结构设计。首先通过结构频率灵敏度系数确定对闸门动力特性影响最大的结构构件—闸门支臂;然后以结构特征参量和经济性两个评价指标确定合理闸门支臂尺寸。将结构动力学方程式化为状态空间表示,引入一维常量,化积分运算为代数运算;外界激励为实测流激荷载压力曲线。计算结果表明:闸门支臂在三个方向最大位移值都所降低,满足结构安全运营需要。     

潜孔式孤形钢闸门顶水封的技术改造

本文介绍了泉州市龙门滩三级电站大坝潜孔式弧形钢闸门顶水封运行情况,阐述了弧形钢闸门顶水封存在的缺陷,对弧形钢闸门顶水封进行技术改造,提高了止水封的使用寿命和工作的可靠性。     

潜孔式弧形钢闸门顶水封的技术改造

本文介绍了泉州市龙门滩三级电站大坝潜孔式弧形钢闸门顶水封运行情况,阐述了弧形钢闸门顶水封存在的缺陷,对弧形钢闸门顶水封进行技术改造,提高了止水封的使用寿命和工作的可靠性.     

潜孔弧形闸门静力有限元分析结果对平面体系计算结果的验证

目前,对于弧形钢闸门刚度、强度校核基本上是按照常规的平面体系进行结构计算,其计算结果不能有效反映闸门的空间效应。对于空间效应较强、结构较为复杂的大型水工钢闸门,宜用空间有限元复核计算结构。介绍了利用ANSYSY软件对某电站泄洪闸弧形闸门进行的三维有限元分析。从结构刚度和强度两个方面,对在最大水压力作用下闸门的安全性进行了分析,得出了一些有益结论并用于指导某电站的闸门设计。对初学三维设计者具有一定的参考意义。     

水工平面钢闸门主梁多失效模式相关的系统可靠度分析

根据水工平面钢闸门主梁的破坏机理,确定了主梁受弯、受剪和弯剪复合破坏3种主要失效模式的极限状态方程,建立了考虑多失效模式相关的主梁系统可靠度分析的概率故障树模型。采用截尾正态分布主梁可靠度分析中的随机变量（闸门水荷载及主梁的腹板及翼缘的厚度等）。采用自适应重要性抽样方法计算了主梁多失效模式相关的系统可靠度,并与上下限法和层次分析法的结果进行了比较。结果表明,概率故障树模型能够有效地分析主梁多失效模式相关的系统可靠度问题,自适应重要抽样方法能够有效地计算主梁多失效模式相关的系统可靠度。忽略主梁失效模式间的相关性将会低估主梁的系统可靠度水平。主梁的抗力和静水压力的敏感性因子较大,它们对主梁可靠指标有非常明显的影响。建议将主梁系统的目标可靠指标取为：大中型闸门3.0,小型闸门2.0。