弧形闸门支臂受力计算分析

弧形闸门主要由门叶、止水、支臂、支铰、门槽埋设件、启闭机几部分组成。支臂是闸门受力传力的唯一构件，支臂受力分析计算是弧形闸门设计的关键。目前弧形闸门支臂结构设计计算一般均采用安徽院图解法和高校图解法两种，前者虽考虑止水摩阻力，但没考虑摩阻力方向，后者两者均没有考虑，设计过程中通过工程实例计算比较，认为全面考虑止水摩阻力和受力方向更为合理。     

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。     

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。     

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。     

桃源水电站泄洪闸弧形门制造

桃源水电站泄洪闸共设25套弧形闸门,闸门采用主横梁、斜支臂结构,门叶采用主横梁面板实腹式同层布置,支臂为箱型截面。桃源水电站弧形闸门在支铰埋件、支臂与门叶拼装以及和弧门门叶两侧止水座板等方面进行了工艺上的改进,加上门体分节、支臂现场拼装等厂内二次设计优化,大大缩短了施工工期,保证了施工质量。     

超大型斜三支臂弧门制造的关键工艺

结合老挝NAM KHAN 2(南坎2)水电站溢流坝弧形工作闸门的制造,从门叶结构的拼装、焊接、支臂扭角计算、支臂装置整体拼装、弧门整体预拼装等方面介绍了超大型斜三支臂弧门制造的关键工艺及措施,对类似弧形闸门的制造具有一定的借鉴作用。     

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。     

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     

陕西天生桥水库溢洪洞弧形闸门设计

弧形钢闸门已被普遍应用于水利水电工程中。其中，露顶式的表孔弧形闸门，一般则设置于水库溢洪道或溢洪洞的进口，承担着水库渲泄洪水的重要任务，称为溢洪道的工作闸门。工作闸门及时而灵活的启闭，对水库枢纽的正常运行和对下游的安全至关重要。但由于各种原因，在某些水库上，也发生过闸门失事的情况，大量的有关统计资料表明，失事的闸门中以露顶式弧形闸门为多，失事的部位绝大多数是弧门的支臂。往往是闸门的门叶部分完好无缺，而偏心受压的支臂由于刚度不足而失去稳定，造成整个弧门的破坏．     

弧形闸门支铰埋件的安装工艺

水库溢洪道闸门及其他水利工程中大型闸门大多采用弧形闸门形式．在弧形闸门的安装过程中．支铰埋件的安装尤为重要,是整个安装过程的重点和难点。如果支铰埋件安装偏差超出设计要求,将导致支臂与门叶无法连接．且很难采取补救措施．     

基于ANSYS浅析露顶式弧形闸门支臂自振特性

露顶式弧形闸门作为重要的挡水设备安装于过水孔口处,由于弧形闸门面板上的水压力全部经支臂传递,支臂的设计尤为重要,但在工程实际中,设计人员对支臂自振特性的关注较少。通过大型有限元分析软件AN SYS对露顶式弧形闸门进行模拟,分析其支臂间支承结构对支臂自振特性的影响,结果认为:合理布置支臂间支承结构对支臂发生共振的频率范围、共振的概率、共振的振幅及共振的方向均有积极作用。     

泄水底孔弧形闸门铰座更换技术

结合苏丹罗赛雷斯大坝加高工程,介绍了泄水孔底孔弧形闸门铰座更换技术的主要施工程序,包括固定弧形闸门门叶及支臂,拆除短支臂与旧支铰,安装新铰座。铰座更换后的各项检测结果表明,在难度大、工期紧、强度高的情况下采用该技术更换铰座弧形闸门各检测项目达到了设计和规范要求,铰座安装质量优良。     

弧形钢闸门的动力稳定分析

分析了引起弧形闸门振动和破坏的原因，指出低水头弧形闸门在动水压力荷载作用下的失事往往由支臂杆的动力失稳引起，应该特别注意弧形闸门支臂杆的动力稳定性问题。给出了支臂杆的计算模型，讨论了其简化模型的合理性。以斜支臂框架为例，对两端铰结、一端作用有弯矩的斜杆进行了动力稳定分析。     

弧形闸门自振特性的影响因素研究

应用有限元及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、主框架材料用量及支臂的截面形式等因素的影响，对弧形闸门的自振特性进行了计算分析，指出：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，而且其相应的振型也发生了显著变化；采用不同的支臂截面形式及合理地改变支臂截面特性，可有效地改变闸门的自振频率。     

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。     

关于斜支臂弧门三维建模若干问题的探讨

利用Inventor软件的三维造型技术,建立一个斜支臂弧形闸门的三维参数化模型,对斜支臂弧形闸门由于空间扭角引起的制造、安装精度有一个直观的认识,以便以后斜支臂弧形闸门的正确结构设计。此外,建模好的三维参数化模型,在新建类似工程中有很高的应用价值,可以大大缩短设计时间,提高设计质量。     

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。     

超大型潜孔斜支臂弧形闸门设计及试验研究

闸门的结构稳定及抗振性能是水工闸门设计的重点问题。以落久水利枢纽工程溢洪道超大型斜支臂潜孔式弧门为例,采用平面体系法进行基础结构设计,并行FEM强度、刚度安全复核计算过程,交叉验证了平面体系法设计的合理性与有限元计算的可靠性。同时,基于水弹性模型的弧形闸门流激振动试验表明,闸门全开时,优势振频集中在0～5Hz,振动加速度随水头减小而减小;设计水位时闸门局部开启,门体及支臂在大开度工况振动较剧烈。该过程及试验结果可为类似弧形闸门设计及安全运行提供参考。