弧形钢闸门的动力稳定性研究进展

总结分析国内外某些低水头弧形闸门的失事破坏情况，并根据弧形闸门的结构特点，指出在振动荷载作用下弧形闸门的支臂丧失稳定性是大多数失事闸门因振动而破坏的主要原因；进而对弧形闸门的动力特性分析和动力稳定性研究现状进行综述，提出进行弧形闸门动力稳定性分析的思路和方法：应该考虑流体与固体结构的耦合作用，按照闸门振动的流体弹性理论进行有限元分析     

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。     

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...     

弧形钢闸门主框架的稳定性

根据现行SL74-95<水利水电工程钢闸门设计规范>对弧形钢闸门主框架构造的要求及GB50017-2003<钢结构设计规范>的规定,提出弧形钢闸门主横梁门式框架的屈曲模态为弱支撑框架有限侧移反对称屈曲,通过对主横梁门式框架计算简图的分析,利用转角位移法,提出了弧形钢闸门主框架柱的计算长度系数的精确公式.由于此弧形钢闸门框架柱计算长度系数的精确公式是超越方程,不便于求解,针对此问题,考虑了临界荷栽与支撑刚度的关系,从而又进一步提出了弧形钢闸门框架柱计算长度系数近似计算公式.研究结果表明,推导的计算弧形钢闸门主框架柱的计算长度系数的近似公式计算简捷方便,在一定的侧向支撑刚度范围内精度较高,可供工程实际应用.     

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     

刘家峡水电站深孔弧门按双向平面主框架分析计算的探讨

一、前言主框架是弧形钢闸门的主要承载结构,其基本形式主要有主横梁式和主纵梁式,对宽高比较大的弧形闸门,宜采用主横梁式;对宽高比较小的弧形闸门,宜采用主纵梁式。这样具     

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。     

水工闸门流激振动研究进展

从水动力荷载与闸门振动特性的关系、水动力荷载作用特点及其控制方法、闸门减振优化设计方法、弧形闸门支臂动力稳定性分析、闸门水弹性振动模拟方法以及闸门流激振动仿真分析等方面,对水工闸门流激振动的研究进行了回顾.并对进一步做好水工闸门的振动研究工作提出了建议.     

侧向支撑刚度对弧形闸门主框架稳定性影响

将弧形闸门主框架简化为有限侧移的弱支撑门式框架,为反映其实际屈曲模态,根据结构稳定理论,推导出了同时考虑柱端转动刚度和侧向支撑刚度单根轴心受压的柱端约束常数关系式,利用该关系式给出不同梁柱线刚度比、不同侧向支撑刚度情况下,弧形闸门主框架屈曲方程。通过试算给出相应的计算长度系数精确解,并给出了较高精度的实用计算公式。侧向支撑刚度Kb大于10对提高框架稳定的作用不再明显,认为强支撑和弱支撑的分界点为Kb=10;自由侧移和完全无侧移框架柱的计算长度系数差别极大,因此,侧向支撑刚度Kb对弧形闸门主框架柱的计算长度系数或屈曲荷载影响显著,在确定框架柱屈曲荷载之前首先要判明侧向支撑的强弱情况。     

划子口河闸弧形钢闸门三维有限元分析与安全评估

划子口河闸拆建工程闸门为"Π"型弧形钢闸门,为掌握不同工况下的结构变形和应力分布,需要建立三维有限元整体模型进行分析.采用ANSYS有限元计算软件建立模型,按不同工况分别施加荷载.计算结果表明,5种工况下弧形钢闸门的结构变形都在允许范围内,应力值都在钢材的屈服应力以下.采用结构线性屈曲分析闸门结构稳定性,用有限元法求出结构的稳定安全系数,结果表明大部分工况下的稳定安全系数大于4,最先失稳的部位在跨中水平次梁处,建议适当加密跨中纵梁,以减小水平次梁计算长度,提高稳定性.     

水工弧形空腔闸门动力特性数值分析

大尺寸弧形钢闸门振动剧烈时可能会引起动力失稳破坏。为了解新型翻转式弧形空腔闸门的动力特性,通过Fortran语言自编用户子程序,利用商业有限元软件ABAQUS二次开发功能将模型试验测定离散的水流脉动压力数据转化为作用在闸门上的水动力荷载,基于随机振动分析方法对该空腔闸门进行结构动力数值仿真:①对不同工况下的闸门自振特性进行计算,得到闸门的自振频率和振型;②根据频谱分析理论,对水流脉动压力时域曲线进行了频谱分析;③计算了不同工况下闸门的随机振动响应;④编写了位移、应力最值处理程序。计算结果表明:闸门结构局部应力较大,超出结构容许应力,需对闸门结构进行修改优化,否则结构局部强度不满足要求。     

弧形钢闸门主框架柱计算长度系数实用计算方法

通过分析现行弧形钢闸门支臂稳定设计方法的不足,参考修订后的GB 50017—2003《钢结构设计规范》,利用能量法,选择恰当的挠曲函数,提出弧形钢闸门主框架柱计算长度系数的实用计算方法。该方法计算简单方便,物理概念明确,计算结果准确,可方便工程设计。     

导流底孔弧形闸门安装施工新技术刍议

介绍了在水利工程导流底孔过流的情况下,在弧形闸门检修平台上安装支撑钢梁的方法。构建弧形闸门安装的悬空作业平台,是满足在底孔过流的条件下,保证弧形闸门安装的施工进度、确保弧形闸门安装的质量和安全生产的新工艺。该施工安装方法已在辽宁锦宁水库导流底孔弧形闸门安装中应用,并得到电力行业施工单位的首肯。     

弧形闸门闸坝一体化静动力分析及安全评价

针对弧形闸门安全评价中采用的闸门单体计算模型过于简化的问题,应用有限元软件ANSYS对比分析了惯用的闸门单体结构模型与考虑止水摩阻及支铰和牛腿间直接作用的闸坝一体化模型在全闭和瞬间开启2种工况下的静动力特性。以闸坝一体化模型为准,在静力分析方面,在全闭工况时单体模型下框架主横梁的最大位移及等效应力分别偏大108.5%和67.1%,支臂内力偏大52.8%,单体模型下框架极不经济;在瞬间开启工况时单体模型上框架主横梁的最大位移及等效应力偏差分别为-10.1%和-21.2%,支臂内力偏小8.1%,单体模型上框架极不安全。在动力分析方面,止水及流固耦合作用使闸坝一体化模型的弧门前10阶频率最大下降48%,远离了流激振动的主频区,利于弧门的动力稳定。结果表明:合理弧形闸门结构安全评价的模型应为校核水位瞬间开启工况下的闸坝一体化模型,采用此工况及模型才能确保结构分析的正确性,实现闸门结构安全性与经济性的统一。     

涌潮荷载作用下大型桁架式平面闸门动力响应仿真分析

通过三维有限元数值模型进行涌潮荷载作用下大型桁架式平面闸门动力响应仿真分析,研究大型桁架式平面闸门的结构动力特性,得出流固耦合条件下闸门结构的振动频率变化特征。在此基础上,通过涌潮荷载作用模拟对结构的动力响应进行仿真计算,得出闸门动位移和动应力值。采用水弹性振动模型对闸门结构的涌潮动力响应进行试验验证。验证结果表明,仿真计算结果与试验结果基本一致,仿真计算结果合理。最后,针对局部应力集中现象对闸门结构进行修改优化,并提出抗振优化方案。     

黄基支涌连通工程闸门设计

根据黄基支涌连通工程水景观的要求，结合闸址条件，通过方案比选后，采用弧形钢闸门作为该工程闸门，并对闸门进行了设计及优化。闸门2010年投入运行至今，一切正常，刚度和稳定性均能满足规范要求。     

河口村水库2号泄洪洞弧形工作闸门设计研究

河口村水库2号泄洪洞弧形工作闸门孔口尺寸为7.5 ×8.2 m,设计水头75.43 m,为直支臂主纵梁结构,属于国内规模较大的深孔弧形闸门。在设计过程中对闸门进行了进一步的优化,采用了转铰式止水、主纵梁框架结构、门叶左右分节等设计方法,连接部位均采用高强螺栓连接型式,在结构计算时主要采用平面体系假定和容许应力法,对主纵梁框架结构进行了有限元分析计算,并对各处螺栓连接计算做简要的描述,确保闸门整体结构安全、合理、经济,为以后类似大孔口、高水头深孔弧形闸门设计积累了宝贵的经验。     

深孔弧形闸门静动力特性及流激振动

弧形闸门由于其启门力小、无门槽及运行操作方便等优点,在水工建筑物中得到广泛应用,但不少闸门由于结构设计、布置或运行操作不合理等原因,在运行中会发生强烈振动甚至结构破坏,影响闸门结构的运行安全,特别是高水头、有局部开启控泄要求的大跨度弧形闸门。通过水力学试验、三维有限元静动力分析和流激振动试验,系统研究了深孔弧形闸门的水力学特性、静动力特性、流激振动特性,揭示了闸门结构的流激振动共振现象,并针对分析过程中出现的应力、变形过大问题,提出了加强闸门结构强度和刚度的优化措施,确保其安全平稳运行。