水工钢闸门可靠度分析述评

对目前有关水工钢闸门可靠度分析方面的文章进行了分析比较，指出了各种分析方法的可取之处及其存在的问题。对一些有争议的问题，如荷载统计参数，抗力统计参数，闸门自重影响，闸门体系可靠度等作了进一步的分析。提出了合理的建议供有关研究钢闸门可靠度的人员参考，并指出了今后研究的重点和方向。     

我国闸门结构可靠度分析的现状

从荷载和抗力的统计分析、可靠度计算、闸门设计规范的校准、可靠度设计表达式和分项系数的确定等方面,对可靠度理论在我国闸门结构设计中的应用进行了较为系统的总结和讨论。针对我国闸门结构可靠度分析中存在的问题,提出相应的解决方法。论述了闸门设计规范采用可靠度理论的必要性和可行性,认为我国水利水电工程领域最终会全面应用可靠度理论,将闸门的设计规范修改成按可靠度理论设计宜早不宜晚。     

水工钢闸门结构正常使用极限状态的模糊概率可靠度分析

基于可靠度原理，建立了钢闸门结构模糊刚度可靠度分析的极限状态方程，分析了荷载和抗力的统计参数。在不同荷载组合的情况下，对水工钢闸门的模糊刚度可靠指标进行了计算，计算结果表明，露顶门的模糊刚度可靠指标大于潜孔门。     

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。     

水工钢闸门结构系数的确定

在前期所做的对闸门设计规范可靠度校准的工作基础上，根据《水利水电工程结构可靠度设计统一标准》等规范的有关规定，对闸门设计规范承载能力极限状态设计表达式中的5个分项系数的取值作了说明，根据给定的目标可靠指标及用钢量与现行规范相比变化不大的原则，着重对结构系数的取值作了计算分析，提出了结构系数的取值建议，为闸门设计规范采用可靠度理论设计方法提供了一些基本思路，结果可供闸门设计规范修订时参考。     

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。     

水工钢闸门可靠度分析有关问题探讨

在分析目前水工钢闸门可靠度研究成果的基础上，对荷载效应、抗力等不定性统计参数和分布规律的研究思路和方法作了进一步的分析讨论，同时还对闸门构件和结构失效模式的确定、体系可靠度计算等问题进行了讨论，提出了一些想法和建议，并指出目前闸门可靠度分析应重点开展的几个方向的研究。     

平面钢闸门主梁可靠度校准分析

考虑平面钢闸门主梁的破坏特点，将主梁破坏形式分为弯曲、剪切和弯剪复合破坏３种，分别进行其可靠度校准分析，得到不同的可靠度。然后，运用结构体系可靠度计算方法，得到主梁体系可靠度，当抗力为正态分布时为３．５３９；当抗力为对数正态分布时为３．９４。     

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。     

水工平面钢闸门主梁的可靠度校准分析

采用GB50199-94《水利电力工程结构可靠度设计统一标准》推荐的一次二阶矩法(亦称JC法)对DL/T5039-95《水利水电工程钢闸门设计规范》中的平面钢闸门主梁分别按弯曲、剪切及弯剪复合3种破坏形态进行了可靠度校准分析,初步了解了现行规范中组合主梁的总体可靠度水平,其中在对弯剪复合应力状态下的可靠度进行校准分析时,考虑了不同荷载效应比值B的影响,并采用非线性的极限状态方程按双重迭代的方法求得相应的可靠指标。     

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。     

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.     

水工钢闸门可靠度设计建议公式

随着可靠度理论的不断发展,工程结构可靠度分析已逐步应用到国内外各相关领域。而我国 现行水工钢闸门设计规范仍采用容许应力法,显然远落后于发展形势,难以满足闸门的实际需求。为了 推动可靠度理论在水工钢闸门方面的应用发展,文中给出按可靠度方法设计的建议公式,并与容许应力 法进行比较,指出两种方法的优缺点,为今后的研究和规范修订提供了基础。     

失效树模型在弧形钢闸门可靠性评估中的应用

针对影响弧形钢闸门可靠性的因素存在较大不确定性,本文引入失效树分析方法,建立了弧形钢闸门结构体系可靠性评估模型。该模型根据弧形钢闸门自身结构原因及运行条件,确定了影响弧形钢闸门可靠性的最小割集。通过对最小割集事件概率计算,得到弧形钢闸门可靠运行的概率,在理想条件下换算得到弧形钢闸门的可靠度指标,从而实现对弧形钢闸门可靠性评估。实例计算结果表明:某二级水电站弧形钢闸门可靠度指标为3.09,与极限状态值相比,认为是较为安全的;该计算结果得出的结论与该弧形闸门安全检测结论较为吻合,一定程度上验证了评估方法的正确性和实用性。     

用于结构可靠度分析的随机有限元法

本文在随机有限元理论和结构可靠度理论的基础上，以重力为例建立了可靠度分析计算模型，通过随机有限元可求出复杂结构的荷载效应，从而计算坝体及坝基内某点或沿某面强度及滑动稳定可靠度、根据计算模型，编制了随机有限元及可靠度计算程序，并对程度合理性进行难证，最后对实际工程进行了分析。     

水工钢闸门模糊刚度可靠度进一步研究

为了合理分析水工钢闸门模糊刚度可靠度,确定主梁变形隶属函数,基于现有荷载统计参数,采用当量随机化方法及JC法求出隶属函数为降半梯形分布时不同模糊上下限及降半正态分布所对应的可靠度指标。结果表明,当露顶门与潜孔门模糊下限取为钢闸门设计规范规定的变形允许值,其模糊上限分别为1.1与1.05倍下限时的可靠度指标最为合理;采用两种隶属函数所对应可靠度指标差异不大,从而建议相对变形限值隶属函数为降半梯形分布。     

樊口大闸钢闸门可靠度分析

樊口大闸位于鄂州市梁子湖通长江入口处的长江大堤上，属１级水工建筑物。该闸经２０年运行，钢闸门镑蚀严重，面板有效厚度已由原设计１０毫米减至７．２２－８．６８毫米，其它构件截面也相应减少。为研究闸门闸防御特大洪水的能力，对其进行了可靠度分析。为计算荷截效应，由于樊口水文站外江水位仅有３１年资料，作概率统计分析代表性不足，故利用与樊口文站相关密切的汉口水文站１２０年水文资料，推出樊口年最高水位。根据闸门     

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。     

Hydroplus--一种新型的防洪挡水式自溃堰

介绍了一种新型的防洪挡水式自溃堰——Hydmplus的结构特点、工作原理、适用条件，以及目前在国内外水利工程中的应用情况，并与其他几种常规闸门结构形式，包括弧形闸门、平板闸门、水力翻板门、橡胶坝等，进行了经济和安全可靠度对比．研究表明，Hydmplus是一种可用于中小型水库泄洪设施设计或改造的理想方案，具有广阔的应用前景。     

巨型浮体闸门的非线性振荡

在模型试验时，发现巨型浮体闸门在非线性上有大幅度的谐和振荡，根据浮体闸六构造特征，建立了单自由度非线性振荡模型。由于闸门的自振周期是水位与垂直开度的函数，非线性约束对自振周期的影响也将是水位与一度的函数。还分析了不同开度情况下非线性约束对自振周期振幅的影响。