大跨度弧形闸门静动力学数值分析

针对大跨度弧形闸门结构受力复杂且易发生弯曲变形和振动问题,采用有限元软件ANSYS对弧形闸门进行分析计算,对闸门主要部件的应力状态及变形情况进行了校核,分析了闸门自振频率的影响因素,全面评估了闸门的安全性能。并以目前国内跨度最大的某弧形闸门为研究对象,对不同工况下闸门的刚度和强度进行了计算,考虑流体与闸门之间的流固耦合作用,利用附加水体法分析了水体对闸门自振频率的影响,同时还研究了不同开度闸门自振频率变化情况。结果表明,弧形闸门总体强度和刚度满足设计要求,主要部件存在局部应力集中;水体作用使闸门的自振频率有一定程度的减小;随开度的增加,闸门的振动频率有不同程度的增加。     

平面弧形双开闸门流量系数影响因素分析

鉴于平面弧形双开闸门为一种具有弧形闸门和横拉门的新型闸门,其流量系数的研究尚处于起步阶段,采用物理模型方法分析了不同试验工况下平面弧形双开闸门流量系数影响因素。结果表明,当闸门开度不同时,相对淹没度与流量系数呈一定的曲线关系,且流量系数随相对淹没度的增加而降低;闸门入口处断面平均弗劳德数与流量系数呈线性关系,且此线性关系与闸门开度无关。     

基于混沌理论的弧形闸门支臂振动特性

为了研究弧形闸门支臂的振动问题,采用混沌理论对时间序列进行处理,确定延迟时间τ、嵌入维数m进行相空间重构,并计算时间序列的混沌特征值,进而研究弧形闸门在启闭过程中振动的复杂性。以某水电站弧形闸门支臂振动为研究对象,根据支臂振动加速度原型观测资料,分析不同开度的振动情况,发现启门振动的复杂程度高于闭门工况,小开度的振动复杂程度更高,且支臂振动的复杂程度为与面板连接位置最大,与闸墩连接位置最小,中间位置介于前两者之间。为弧形闸门短期振动预测提供了支持。     

角木塘弧形闸门流激振动响应特性研究

为研究角木塘水电站溢洪道表孔弧形闸门出现的流激振动现象,通过制作几何比尺为1∶30的完全水弹性相似模型进行相关试验,研究弧形闸门在有无止水时的应力响应和加速度响应特性,以得到闸门在不同开度下应力的规律性变化。试验结果表明,静应力在无止水时的压应力大于有止水时的压应力,动应力在有止水时随闸门开度的增大先增加再减小,加速度在无止水时最大值为0.761g,有止水时最大值为0.699g,加装止水后加速度值减小,振动现象得到改善,动力响应满足闸门抗振设计要求。     

Rudbar水电站深孔平面闸门自振特性研究

为研究水体对闸门自振特性的影响程度,采用ADINA势流体单元模拟水体,建立了闸门-水体的整体耦合分析模型,采用流固耦合法计算闸门自振频率。结果表明,水体对闸门的自振特性影响较大,闸门运行和检修时的自振频率和振型有显著变化;闸门不同开度对闸门自振特性影响相对较小,随着开度的增大,闸门的自振频率逐渐提高。     

闸门开度对泄洪排沙隧洞水力特性影响研究

为揭示闸门开度对泄洪排沙隧洞水力特性的影响规律，建立了不同闸门开度下的排沙隧洞二维模型，采用VOF法和标准κ-ε紊流模型对泄洪排沙隧洞易磨蚀断面流场进行三维数值模拟计算，获得了闸门附近的流态、流速、压强等水力特性，并对比分析了不同闸门开度下的水力特性，得到了闸门处至挑坎之前的空化数。结果表明，当闸门小于1/2最大开度运行时，闸门开度越大，隧洞水流流态越平顺，临底流速过渡越平顺，且隧洞底板上下游压力差越小；闸门开度越小，有压洞内流速越小，容易造成泥沙淤积；闸门开度越大，对隧洞整体运行越有利。研究结果对水工隧洞闸门的运行开度优化及闸门底坎抗磨修复具有指导意义。     

偏心铰弧形闸门振动特性研究

根据偏心铰弧形闸门的工作特点,建立了水体和闸门耦合作用的动力方程和弧形闸门的精细有限元模型,开发了基于ANSYS的动水压力附加质量求解模块,研究了闸门在不同开度和水头下的振动特性,为设计提供了科学参考.     

大型水工弧形钢闸门流激振动物理模型—数值模型计算分析

针对大型弧形闸门在局部开启过程中因受水流脉动压力而导致的振动问题,以某水利枢纽弧形工作闸门为例,通过建立闸门有限元模型,计算了在考虑流固耦合影响下闸门的自振特性,并与模型试验测得的脉动压力特性进行对比,发现闸门发生共振的可能性不大。在模型试验测得的水流脉动压力的基础上,利用随机振动方法计算出闸门在典型水位不同开度下流激振动应力响应和位移响应。根据计算分析结果对大型弧形闸门的振动安全进行评价,并对闸门的安全运行调度提供合理的建议。     

蒙城弧形钢闸门的三维数值分析

基于有限元分析软件ANSYS建立了蒙城船闸上游弧形钢闸门的三维数值模型,计算分析了船闸在各种工况下的闸门应力、位移挠度等静力特性.并对弧形闸门进行了模态分析,计算了闸门在不同开度下的自振频率.     

泄洪洞中闸室出口侧墙掺气体型优化

采用RNG κ-ε紊流模型对某中闸室出口侧墙掺气体型进行数值模拟,以水流流态、压力分布及水翅强度等水力特性为指标对侧墙体型进行优化,并利用物理模型试验对推荐体型进行验证。结果表明,渐扩体型存在掺气盲区;突扩体型水流流态差;突扩+渐扩体型能够同时满足侧掺气和改善水流流态,水翅强度随渐扩长度增加而减弱,并能形成稳定侧空腔且侧墙上无负压产生,能有效避免空化空蚀。     

某泄洪水闸上部结构动力响应分析

大量震害表明水闸上部结构是地震作用下易发破坏部位,然而规范并未对其抗震性能作专门要求,众多水闸设计中并未将上部结构与主体结构作为整体分析。以西北某水闸为例,采用动力时程法分别计算了水闸整体结构、下部主体及上部结构的动力响应,对比分析了各个结构的动力响应,探讨了上部结构与下部结构之间的相互作用。结果表明,相比于单独承受地震作用,上部结构和下部结构作为一个整体时,水闸会出现显著的鞭梢效应,且下部结构的地震能量会向上部转移。建议水闸设计时考虑上部结构的影响。     

水库水闸设计分析

设计水闸必须有正确的和足够的资料,以便作出符合实际的设计.在以往的水利建设中,有不少工程,由于资料搜集不完善或者不正确,致使有的工程重新设计,有的工程不得不临时停工,或给施工带来很大的困难,甚至于造成失事等等.这样的教训不少,应予以重视.     

护目镜式水闸结构及稳定分析

针对护目镜式水闸上部结构特殊、受力条件复杂致使对其进行结构及稳定分析难度较大的问题,以山东省某护目镜式水闸为例建立了三维有限元数值模型,采用ANSYS软件计算了闸室段各部位及基底的应力状况,得出拱形桁架及闸门槽部位承受拉应力较大,配筋及实际施工过程中应予以重点关注。同时对护目镜式水闸的安全稳定性进行了评价,指出护目镜式水闸是一种安全新颖的水闸型式。     

水闸安全综合评价研究综述

为提高水闸安全评价的准确性与合理性、为水闸安全分类提供理论支持,针对目前评价指标选取存在的问题,在归纳评价指标的选取、赋权和综合评价等方法的基础上,论述了水闸安全评价相关理论的研究进展,并提出了发展智能评价技术的建议。     

跃洲水电站泄水闸结构稳定分析

针对跌洲水电站泄水闸闸基地质条件较差的问题,采用结构力学法分析了泄水闸的结构和抗滑稳定性,同时应用ANSYS结构分析软件建立了泄水闸三雏有限元计算分析模型,模拟了混凝土材料的弹性及岩体材料的弹塑性,分析了不同工况下泄水闸结构的应力分布情况及抗滑稳定系数,并对比了两种方法的计算结果.结果表明,跃洲水电站泄水闸应力和抗滑稳定性均满足现行规范要求,且有限元计算结果更符合工程实际.     

钢筋锈蚀对水闸结构性能的影响

在已有混凝土四参数损伤模型、锈蚀钢筋力学性能、锈蚀钢筋与混凝土之间的粘结滑移关系等分析的基础上，采用单弹簧联结单元法模拟钢筋与混凝土的相互作用。对发生锈蚀的四点弯曲梁经典试验进行了有限元模拟分析，两者结果吻合较好，验证了分析方法的正确性。将该方法应用于水闸闸室结构分析，结果表明钢筋锈蚀会减弱钢筋限制混凝土裂缝开展和承担应力的作用，加速了水闸的破坏。     

碗米坡预应力闸墩三维有限元分析

应用三维有限元数值分析方法对坝基、坝体、闸墩、混凝土锚块及预应力锚索在内的整体模型进行应力和变形计算。研究结果表明，预应力闸墩具有整体稳定性，在各种荷载的组合效应下整个墩体的变形和应力分布满足设计要求。     

高落差水闸消能工优化设计

以辽宁省高落差水闸——清河闸为例,水闸消能防冲设计应根据闸基地质、水力条件、闸门控制 运用方式和工程投资等因素进行综合分析确定,比较了单级消力池、多级消力池、单级跌水不同方案消 能工的设计、工程投资和消能效率等,讨论并推导了二级消力池消能计算的理论和方法。结果表明,优 选单级跌水方案较经济合理。     

水闸闸室抗震动力分析及措施

在水闸闸室抗震设计中,为充分考虑闸室结构空间振动的耦联影响,建立了能反映闸室结构实际情况的空间三维计算模型,采用振型分解反应谱法对闸室结构进行了抗震动力计算,并以嶂山闸闸室为例,结合闸室结构地震作用效应的分析结果,提出了有针对性的抗震措施,达到了减小地震作用效应、增强闸室抗震性能的目的。     

分形理论在水闸闸基渗流分析中的应用

针对水闸监测数据信息量大、错综复杂、彼此存在相关性的特点,将分形理论应用于水闸安全监测数据分析研究中,对闸室底板渗压时间曲线的盒维数进行分析。结果表明,测点的分形盒维数可反映与渗流相关的地基均匀程度、复杂程度、相邻测点的自相似性,且测点的渗压值曲线变化复杂程度与该点的盒维数大小成正比。采用分型理论对水闸监测数据分析可获得整个闸室底板渗压值全场变化规律,为水闸安全提供保证。