不设主梁下翼缘的反向挡水闸门力学特性分析

针对反向或双向挡水平面闸门主梁下翼缘对闸门结构强度、刚度和稳定性影响的问题,采用材料力学法和三维有限元法对其进行探究。对反向挡水闸门主梁设置和不设置下翼缘两种情况分别进行了计算,并对两种情况下主梁的强度、刚度、稳定性(整体和局部)和经济性等进行了对比分析。结果表明,与设置主梁下翼缘相比,不设置主梁下翼缘的反向挡水闸门主梁强度提高16. 9%,刚度提高10. 3%,稳定性提高22. 7%,节省材料30%。建议修订完善闸门规范时应明确指出对于反向或双向挡水平面闸门,主梁横截面为双轴对称时可不设置主梁下翼缘。研究可为实际工程中不设置闸门主梁下翼缘可确保反向或双向挡水闸门结构安全提供一定的理论基础。     

水工钢闸门轨道横截面弯曲应力分析

水工钢闸门轨道纵向应力实测值与我国现行规范计算值差异较大。采用理论推导、数值计算、有限元求解的方法对这一问题进行研究。研究表明水工钢闸门轨道特殊的受力和边界条件,是轨道横截面正应力分布异于初等梁理论的原因。轨道与混凝土基础的水平摩阻力使轨道底面弯曲应力有较大幅度下降,轮轨接触局部荷载的作用与弯矩的叠加效应使轨道顶部横截面的正应力有大幅度提高。提出的计算公式可供计算轨道底面和顶面的最大弯曲应力。其分析很好地解释了三峡工程高压闸门定轮支承结构试验中轨道弯曲应力测试的现象。     

平面定轮闸门三维有限元分析

本文利用软件对某水闸平面钢闸门主梁、次梁作了三维有限元变形、应力计算,得到该闸门在静水压力下的变形及应力分布规律,对其刚度、强度进行了校核,得出了一些有益的结论,并与传统的设计计算书作对比。     

关于简化《水利水电工程钢闸门设计规范SDJ13-78》中面板折算应力验算公式的建议

《水利水电工程钢闸门设计规范SDJ13-78》(以下简称“规范”)中规定,当闸门面板参予主(次)梁的整体弯曲作用时,须验算其局部弯曲应力和整体弯曲应力组合后的折算应力。规范中的折算应力验算公式是根据第四强度理论、双向应力状态、面板上下游面的局部弯曲应力为等值反向的应力和允许局部产生塑性变形的条件导出的。规范分别两种情况,给出了[附(15)]和[附(16)]两个验算公式(参阅该规范1978年版第94页至第101页)。该两公式的表达式比较繁杂,不易直接看出许多不需验算的情况,验算时也嫌计算烦琐,容易出现差错,建议予以简化。下面分别就两种情况进行讨论。     

考虑锈蚀形态的弧形闸门有限元分析

利用ANSYS软件建立某水库溢流表孔弧形闸门三维有限元模型,结合弧形闸门锈蚀检测数据建立弧形闸门锈蚀有限元模型,模拟其全面锈蚀与局部锈蚀进行计算,计算结果表明弧形闸门锈蚀后,锈蚀部位应力分布变化明显,闸门强度和刚度有不同程度的降低。还发现当锈蚀坑位于面板锈蚀敏感部位时,对面板应力的影响较大。研究结果可用于分析在役弧形闸门的强度和刚度,为弧形闸门的日常管理和锈蚀模拟计算提供参考。     

基于构件协同工作的平面钢闸门主梁最优梁高研究

关于水工平面钢闸门主梁梁高的选取问题,规范未给出通用的取值范围,在工程中多以未考虑主梁与其他构件协同工作的理论求解公式为参考。在满足稳定性要求、考虑面板及隔板等构件与主梁协同工作的条件下,采用有限元分析理论,建立平面钢闸门空间有限元模型,计算分析主梁的强度和刚度的变化规律,给出合理的平面钢闸门主梁的最优梁高。结果表明:在考虑各构件协同工作时的主梁受力更贴合实际情况;在最小梁高与经济梁高之间存在最优梁高,与最小梁高的比值约为1. 038,与理论公式计算的最优梁高相比,可使主梁翼缘、腹板等构件的应力减小,在此梁高下可使主梁工作性能发挥到最优。计算结果可为平面钢闸门梁高的设计提供参考。     

闸门结构强度有限元分析

闸门强度计算分析是检验闸门设计方案可行性的标准之一,也是检测水利工程能否安全运行的主要措施之一。文章基于现有设计图纸用Pro/E软件对闸门进行建模,并用ANSYS软件对模型整体结构及各主要部件进行了应力、应变计算分析,对主要挡水闸门的安全状况做出了综合评价。仿真结果各数值均低于许用值,满足闸门安全性要求,研究成果为闸门的强度检测及其强度计算提供了理论基础和实践经验。     

南水北调中线工程汤河涵洞式渡槽充水试验方案探讨

南水北调中线一期工程总干渠汤河涵洞式渡槽充水试验有多种方案,我们提出利用现有的检修闸门挡水的充水方案,在检修闸门迎水面铺设复合土工膜防渗,对闸门反向挡水进行影响分析,对闸室计算工况变化进行分析,分析结果可看出本充水试验方案是可行的。     

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。     

弧形钢闸门排水孔位置优化

结合某工程三支臂弧形钢闸门,利用ANSYS有限元软件建立了相同孔径不同位置排水孔的闸门有限元模型,计算分析了排水孔位置对弧形钢闸门主梁强度及局部应力的影响,以找到兼顾强度及排水要求的水工弧形钢闸门排水孔最佳位置。结果表明:对于三支臂弧形钢闸门,相同孔径不同位置排水孔不同程度地影响了闸门主横梁的应力分布;考虑到强度及排水要求,对于中、下主横梁,将排水孔设置在主横梁中和轴上;对于上主横梁,将排水孔设置在靠近后翼缘约2倍孔径的位置处为宜。     

人字门运行阻力原型观测及研究

三峡工程永久船闸，是目前世界上水头最高，技术规模最大的梯级船闸。其第一级上闸首人字门的淹没水深达３５米。在与三峡船闸人字门技术规划相近的葛洲坝１，２号船闸上，对闸门的应力状态与运行阻力进行了原型观测研究，取得第一性研究资料，将有助于三峡枢纽船闸人字阂门运转问题的研究。原型观测结果表明，人字门项枢锚杆在无水工况下受力最大，且Ａ杆受力状态较Ｂ杆复杂，受各种因素影响也远比Ｂ杆大，在设计，制造及运行管理中     

横缝对地下厂房岩锚吊车梁承载力的影响研究

某水电站地下厂房岩锚吊车梁横向裂缝问题十分突出,施工期已经产生了大量贯穿性裂缝,对其长期稳定运行存在安全隐患。根据地下厂房岩锚吊车梁设计施工实际情况,采用数值计算方法系统研究梁体在不同横向裂缝分布密度下的承载特性,分析吊车梁的变形以及受力特征。研究结果表明:横向裂缝的存在会导致梁体局部刚度降低、变形增大,在裂缝尖端附近存在一定程度的拉应力集中,梁体拉应力分布范围扩大,局部已超过容许拉应力值,而横向裂缝对梁体抗滑稳定安全系数影响有限。鉴于岩锚吊车梁需长期安全运行,对横向裂缝分布集中部位需进行加固处理。     

砂质原状黄土强度各向异性试验研究

为研究各向异性条件下原状黄土的变形及强度特性,针对取自北京市郊某施工现场原状黄土试样,在保持土样天然含水率条件下,分别对水平方向和竖直方向原状土样开展了固结不排水和固结排水三轴剪切试验.试验结果表明:试验用原状黄土黏粒含量相对较低,砂粒含量则偏高;其抗剪强度在水平方向和竖直方向表现出明显的各向异性.对于固结不排水试验,...     

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。     

大型人字闸门设计计算中的若干问题

在人字闸门设计中,通常将闸门分割为一些平面构件进行计算,难以全面反映闸门的整体性能力。为此,针对人字闸门的构造型式、受力特点和变形规律,提出了分析人字门的组合有限元模型,并据以研制了空间薄壁结构分析程序(TWSAP)。该分析模型在葛洲坝人字门的现场试验中得到了很好的验证。为增加闸门刚度,对大型人字闸门采用增设背拉杆并对其施加预应力,以抵消闸门自重引起的翘曲变形。对于背拉杆预应力的作用及施加条件、预应力施加方法进行了研究,并以三峡人字闸门为例,对两种背拉杆预应力施加方案进行了实例比较。从施工方便及施加预应力较少角度出发,推荐先对主背拉杆再对副背拉杆施加预应力的方案。对于三种不同构造的人字门,分别对其抗扭刚度、用钢量和用钢效率,以及最大位移、背拉杆内力等技经指标进行了比较,从而为选择经济合理的闸门形式提供了依据。     

浅谈新干航电枢纽工程人字门金属结构制造技术

对新干航电船闸人字门的下料、主梁制作、整体组装和焊接变形控制等过程的制造技术进行阐述,并将容易出现质量问题和需要注意的地方列入了重点,特别对主梁、面板的制造工艺和焊接工艺进行了改进。为了防止门叶扭曲变形,保证人字门的制造质量,在推力板和加劲板与主梁腹板连接的角焊缝位置上采用加装三角支撑板的措施,最终制造出符合设计和标准的优质产品,对类似大型人字门制造有一定的借鉴意义。     

Ansys在船闸人字门设计中的应用

应用Ansys对船闸人字门的应力、应变进行了分析计算。以某人字门为例,把《水利水电工程钢闸门设计规范DL/T5013-95》(以下简称《规范》)算法的结果与有Ansys的计算结果相比较。计算结果表明,Ansys的计算结果与《规范》算法的结果有一定的差异,分析产生这种情况的原因,说明了《规范》算法的一些缺陷,并分析了该人字门的动态特性。     

人字门高强度环氧填料灌注施工技术

人字门高强度环氧填料灌注是人字门安装、调试过程中的一道重要施工工序.在长洲水利枢纽船闸人字门安装中,高强度环氧填料采用的是CT-2环氧树脂,通过该填料对人字门支垫块与门体之间和枕垫块与枕座之间的间隙进行密实填充,保证人字门传递水压力和止水密实性要求.     

大型人字门设计安装中若干因素对抗扭刚度影响

采用力学有限元法对某拟建大型人字门的旋转中心位置和背拉杆预应力储备等影响其抗扭刚度的有关因素进行了敏感性分析;并借助三维薄壁结构有限元模型研究了闸门安装制造偏差对闸门抗扭刚度的影响。研究结果表明:闸门旋转中心位置偏离闸墙支座越远、背拉杆预应力储备越大,闸门抗扭刚度就越大;施工安装时,安装偏差的存在会导致门轴柱弯曲度增大,斜接柱整体向偏差侧偏移。制造偏差对预应力影响不大。对于存在初始安装偏差的人字门,可以通过对背拉杆施加合理的预应力来调整斜接柱保持铅直。     

大型人字闸门主要构件的抗扭性能研究

本文对某船闸的大型人字闸门进行了理论分析和抗扭性能试验研究，得到了其在启闭状态下的变形及应力分布规律，给出了门体各主要构件抗扭能力特征的定量定性分析成果，理论分析与试验研究的成果吻合较好。