弧形闸门排水孔对其工作性态的影响分析

以某水电站溢洪道工作闸门为例,利用ANSYS软件建立了弧形闸门三维有限元仿真分析模型。分析比较了不设排水孔、开设排水孔两种情况下弧形闸门各构件应力、变形的差异,并通过改变排水孔截面尺寸的方法,分析了弧形闸门各构件应力、变形随排水孔截面尺寸的变化规律。研究结果表明:开设排水孔以后,闸门的工作性态发生很大变化;而当排水孔截面尺寸小于1/4主梁腹板宽度时,闸门各构件的应力、变形几乎不受排水孔截面尺寸的影响,因此排水孔的截面尺寸应在1/4主梁腹板宽度内选取。     

弧形钢闸门主梁布置位置优化研究

弧形钢闸门的使用对保证水利枢纽的正常运行具有重要作用和意义.文章以某水电站弧形钢闸门为例,利用数值模拟的方法,展开主梁布置位置的优化研究.根据模拟计算结果,认为上主梁与中主梁的间距为6.0 m,中主梁与下主梁的间距为4.5 m时主梁的关键部位应力计算结果最优,为最佳方案,建议在工程设计中采用.     

不同吊点位置的弧形闸门应力有限元分析

为满足弧形闸门正常运行和检修的要求,在闸门活动部分和启闭机之间设置吊耳,以完成闸门的启闭。吊点位置与门型有关,常设置在闸门顶端及上、下游侧。建立三种吊点位置的弧形闸门有限元模型,通过静力分析,探讨不同吊点位置对闸门结构应力的影响。某水电站弧形闸门实例分析结果表明:其应力分布规律均符合实际情况,闸门整体强度满足要求,但在不同构件相交区域局部有应力集中现象,应予以优化设计或加固处理。     

三峡导流底孔弧形钢闸门结构应力有限元分析

以三峡导流底孔弧形钢闸门为研究对象,采用大型有限元软件MARC进行应力计算分析,提出了一种板壳单元应力成果整理方法,并介绍了应力转换的理论公式。针对弧形门这样的大型复杂钢结构的应力有限元分析,采用了在满足计算精度的前提下,控制计算规模的方法。同时给出了门叶结构中面板和纵、横梁各构件的应力分布规律和受力特征。计算结果表明,三峡泄洪坝段导流底孔弧形钢闸门,除局部承压的角点应力较大外,各构件应力均小于钢材允许应力,满足设计要求。     

基于ANSYS的三支臂弧形钢闸门拓扑优化布置

基于拓扑优化理论,以结构最大刚度为目标函数,采用ANSYS拓扑优化功能对三支臂弧形钢闸门进行了布置优化,得出了三支臂弧形钢闸门的合理结构布置形式.并结合实例对优化成果进行了静动力分析比较.结果显示,拓扑优化后的闸门结构,其强度、刚度及稳定性都有一定的提高,优于原始布置结构.此方法可以为水工钢闸门结构布置创新提供一定的参考.     

六塘河闸弧形钢闸门维修

1 概述 六塘河闸位于宿迁市宿豫县境内六塘河上,建于1958年,共3孔,每孔净宽10m,采用弧形钢闸门。经多年运行,该闸工程老化,尤以钢闸门支铰和支臂的险象特别严重。1996年进行维修加固,获得成功。2 维修缘由 六塘河闸的弧形钢闸门支臂选用4根120×12角钢组合焊接结构,因角钢之间间     

基于ANSYS的弧形钢闸门自振特性分析

以某工程弧形钢闸门为例,通过ANSYS软件构建弧形钢闸门有限元模型,并进行闸门闭门和刚刚提升两种状态时前10阶的自振特性分析。结果表明：闸门结构各阶振动频率的振型表现有明显不同,闭门状态时闸门结构和水流脉动频率发生共振的可能性较小,刚刚提升状态时发生共振的可能性增大;随着阶数的增加,闸门自振频率也逐渐增大,应采取必要的工程措施,减少闸门结构和水流脉动频率发生共振的可能性。     

弧形钢闸门有限元分析及结构优化

利用三维建模软件建立弧形钢闸门主结构三维模型,基于ANSYS Workbench进行弧形钢闸门有限元分析,对弧形钢闸门模型在静态挡水和启门瞬间两种工况下主要构件应力和位移分布特点以及变化原因进行分析,评估弧形钢闸门的安全。分析了弧形钢闸门面板底缘处局部应力集中的原因,采用局部补强方式对面板底缘进行结构优化并再次进行分析,计算结果表明经补强后面板底缘局部应力集中现象完全消除。     

大型弧形闸门静力特性有限元分析

以某水电站溢洪道弧形闸门为例,建立了大型弧形闸门的有限元分析模型,应用ANSYS软件对其在各种工况下的支铰反力、闸门应力、位移挠度以及屈曲失稳等静力特性进行了计算分析,为完善闸门结构的设计提供了依据,对同类闸门结构的设计计算有参考意义。     

弧形钢闸门支承钢梁横向加劲肋布置研究

弧形钢闸门支承钢梁具有形式简洁、可快速装配并能有效减少闸室空间的优点,其安全性直接关系到闸门的安全运行,因此设计具有合理结构形式的弧门支承钢梁至关重要,其中加劲肋是保证钢梁局部稳定性及改善强度和刚度的重要构件。在满足局部稳定性的条件下,通过建立多种不同支承钢梁横向加劲肋间距的三维有限元模型,计算分析其对支承钢梁强度和刚度的影响规律,给出支承钢梁横向加劲肋间距合理布置区间。计算结果表明:横向加劲肋间距对支承钢梁翼缘及加劲肋本身的应力影响较大,但对腹板应力几乎无影响;支承钢梁横向加劲肋间距为[1/3,1/2)倍的腹板高度时,钢梁材料的性能得到充分发挥,支承钢梁强度及刚度满足规范要求,兼具经济性和合理性,研究成果可为弧门支承钢梁的设计提供参考。     

弧形闸门支铰大梁梁高优化分析

弧形闸门支铰大梁的梁高关系着闸室的稳定和施工经济问题。以某泄洪洞进水塔的弧形闸门支铰大梁梁高优化设计为例,利用ABAQUS有限元计算方法对不同梁高的支铰大梁进行了结构计算和应力分析,研究大梁在弧形闸门推力作用下的变形和其与侧墙交界面上的应力分布情况。结果表明:在考虑山体作用后,梁高为3.5 m的支铰大梁其最大主拉应力已低于混凝土的抗拉强度设计值,在保证支铰大梁结构安全的基础上,兼顾了工程经济效益。可为今后弧形闸门支铰大梁设计提供有效参考。     

考虑残余应力影响的焊接工字型弧门支臂稳定数值分析的等效模型研究

弧形钢闸门的失事破坏主要是由于支臂发生屈曲失稳导致的,支臂的稳定性是保证整个闸门安全稳定运行的前提。针对当前支臂稳定计算精度和求解效率不足的问题,为探究可用于支臂实际稳定承载力计算的等效简化模型,确定出考虑残余应力对稳定性影响的综合初始缺陷幅值,以两端铰接的焊接工字型弧门支臂为研究对象,采用非线性屈曲分析方法探究残余应力分布模式、残余压应力峰值以及几何初始缺陷幅值等因素对其稳定承载力的交互影响,并与现行《钢结构设计标准》(GB 50017—2017)计算结果进行对比验证。结果表明:对于大柔度支臂,综合初始缺陷幅值取为L/600;而对于中小柔度支臂,综合初始缺陷幅值取为L/400。按照综合初始缺陷幅值所建立的支臂等效模型能够充分考虑截面残余应力及几何初始缺陷对稳定承载力的综合影响,数值计算结果与《标准》计算结果吻合较好,可以替代原有支臂复杂的非线性稳定模型。研究成果可为工程技术应用提供参考。     

弧型闸门动态测试研究

应用动态测试技术对拉浪水电站锈蚀严重的露顶弧型闸门进行动态测试分析，根据测试所反映的应力和振动特性情况，建议电站采取相应的措施，消除了安全隐患。     

基于三维有限元的弧形闸门安全稳定性分析

弧形闸门具有启闭力小、过流流态好等优点,但在高淹没度条件下启闭时,水流脉动压力会对门体的安全运行造成极不利的影响。结合某水利枢纽工程实例,利用有限元软件对闸门结构静动力、自振特性、脉动压力频谱等进行了分析。结果显示,各工况条件下的闸门应力均在材料强度的允许范围内,且闸门各方向的位移均较小,表明闸门结构的强度和刚度均可满足设计要求。     

水工弧形闸门试验模态分析

试验模态分析技术在水工结构中的应用，弥补了有限元计算中采用一系列假设和边界条件与实际情况不符的不足，为解决工程问题提供了有力的手段，简述了试验模态分析技术的原理，试验方法，并对一正在运行的闸门进行了模态分析，分析表明，弧形闸门的模态参数不仅受自身材料特性的控制，同时还受到试验工况的影响；当闸门处于不利开度时，会产生中等程度的振动。另外，在振动中还存在着一定程度的复模态因素。     

钢闸门卡阻故障数值模拟研究

采用两种方法分别模拟了钢闸门的两种卡阻故障,一种是施加约束的方法模拟面板与侧轨间的卡阻;另一种是在接触面设立三维非线性薄层单元的方法模拟弧形闸门铰轴的卡阻。引用某水电站弧形闸门作为算例,对这两种卡阻故障进行了数值模拟,将得到的应力结果与钢闸门在正常运行情况下的应力状态做了对比分析:其中第一种模拟方法着重分析了面板的应力,结果表明卡阻处面板有应力集中,但影响范围不大,约占面板宽度的4%;而第二种模拟方法则着重分析了支臂的应力,结果显示支臂应力的最大值增大一倍,但并未出现应力集中的情况。     

渗流分析中排水孔模拟复合单元法的参数研究

复合单元法是一种求解含排水孔渗流场的新方法,它将排水孔虚含于常规岩石单元内部,并为之建立新的计算模型,分析表明：该方法避免了在数据前处理工作中绘制细小、繁多的排水孔和其与岩石单元间的过渡单元,为含排水孔结构的渗流计算提供了很大的方便,具有较高的实用价值,针对该方法应用时涉及到的不确定参数取值问题,本通过算例给出含不同形式有压排水孔渗流场计算时复合单元界面参数取值规律,以利工程应用。     

考虑止水位置的平面钢闸门应力有限元分析

目前关于闸门止水系统布置在上游面还是下游面,一般全凭经验决定,缺少数据支撑。以某水利工程平面钢闸门为实例建立有限元模型,应用ANSYS软件对比前、后两种止水方式下平面闸门各构件的应力分布及主横梁的挠度变形。结果表明：闸门构件应力满足强度要求,部分小范围内存在应力集中现象;采用后止水时闸门面板应力分布均匀,主横梁抗变形能力强,且边梁的最大折算应力值较小,其它构件在两种止水方式下的静力特性无显著差异。分析成果可为类似工程止水布置以及闸门设计提供参考。