基于曲梁理论的弧形钢闸门纵向主梁正应力计算北大核心CSCD

弧形钢闸门纵向主梁实为曲梁,其截面正应力仍沿用直梁理论进行计算。本文从曲梁挠曲线微分方程出发提出了一种基于曲梁理论的计算方法。通过对应力计算中结构特征系数公式的推导,提出了弧门箱形截面纵向主梁偏心距e的计算方法,分析了曲率对曲梁截面弯曲正应力分布的影响,并对曲梁理论和直梁理论计算结果进行详尽的误差分析。分别运用曲梁理论及直梁理论对工程实例进行计算,直梁理论相对有限元方法计算结果的误差达到14.23%,而曲梁理论相对有限元方法计算结果的误差仅为2.23%,可见基于曲梁理论的计算精度显著优于直梁理论,采用基于曲梁理论的计算方法更加安全可靠。本文方法可为相关工程设计提供参考和理论依据。     

深孔平面钢闸门主梁应力计算方法研究

深孔平面钢闸门的主梁为均布荷载作用下的简支薄壁深梁.由于纵向纤维挤压和横截面翘曲及其褶邻截面翘曲不同步,其应力至今无解析计算方法.通过将翼缘与腹板的割离分析和整体分析,建立合理力学模型,应用弹性力学方法求解,并考虑了弯剪耦合,推求出简支薄壁深梁的正应力、剪应力和挤压应力的解析计算公式.结果表明:剪力使正应力增大,这种影响随跨高比的减小而增大,随翼缘与腹板面积比的增大而增大,沿跨长随剪力与弯矩之比同步变化,沿梁高与剪应力分布规律一致.这为水利、土木及交通工程中薄壁简支深梁的设计提供了概念明确的理论计算方法.     

弧形钢闸门静态应力测试研究

应用电阻应变测技术对某水电站锈 严重的露顶弧形钢闸门进行了静态应力测试分析，根据测试所映的应力情况，建议电站采取相应补强措施，消除了安全隐患。     

弧形钢闸门柱的有效长度

在水库、水电站等工程中,对于弧形钢闸门的稳行性,根据弧门的构造可将主框架视为矩形、梯形和多层三角形框架进定分析。公式中考虑了防止漏水的止水橡皮的弹性抗力,分别采用有限元法及弹性稳定理论进行研究,提出了上述三种框架压杆的有效长度系数。     

漫湾弧形闸门三维有限元应力分析

本文对漫湾弧形闸门作了三维有限元应力计算，并给出了弧门控制点处的位移和应力。计算结果表明，象漫湾闸门这样的大型弧门结构，只按照闸门规范制订的平面体系来进行结构的计算是不够的，其计算结果已不再偏于安全。文中对空间有限元计算结果做了分析，并和平面体系的手算结果作了比较，并依此说明现行规范中的结构计算所存在的缺陷。     

轻型弧形钢闸门事故分析研究

弧形钢闸门以其合理的构造形式和良好的运行效果,在水工建筑物中获得广泛的应用。实践表明,绝大多数孤门经受了设计条件考验,运用性能良好。但是,由于弧门结构中传递水压的细长支臂对动力作用非常敏感,稳定问题尤为突出,运行中也发生了一些问题。我国早期建造的部分水库溢洪道及各类水闸用的低水头弧形钢闸门,由于种种原因,有的发生了强烈振动,有的甚至遭到破坏。日本、美国、葡萄牙等国也有类似事故发生。总结分析弧门事故,探讨其破坏机理,对防止事故继续发生、改进闸门设计及完善制造安装均有重要意义,同时也可把理论研究推进一步。     

双牌水库弧形钢闸门安全检测与分析

从外观检测、材料检测、无损探伤、复核计算四个方面，对双牌水库弧形闸门金属结构性能作出了鉴定、分析与评价，并提出了一些建议。     

用变时基技术进行弧形钢闸门的模态试验分析

使用变时基传递函数模态分析技术对龙羊峡水电站表孔溢洪道弧形钢闸门进行模态试验和分析,极大地提高了大型结构的传递函数的分析精度。试验结果表明,龙羊峡水电站1、2号门具有相似的振动形态。     

基于特征灵敏度优化的弧形闸门动力分析模型

针对传统弧形闸门有限元模拟结果与实测数值存在误差,影响其动力特性及减振控制分析的问题,基于特征灵敏度优化的MATLAB-MSC.Patran/Nastran联合仿真,提出一种弧形闸门动力分析模型快速建模方法。主要思路是从传统静力有限元模型离散单元中,提取集中质量矩阵,以弧形闸门几何特征及动力特性为约束条件,通过软件联合调用实现质量重分布,以此得到相应的动力有限元模型。通过摄动检测、现有文献对比及实例优化表明:本文方法在保证最小改变量的情况下,只需较少的迭代步骤就可以实现精确建模。     

用变时基技术进行弧形钢闸门的模态试验分析

使用变时基传递函数模态分析技术对龙羊峡水电站表孔溢洪道弧形钢闸门进行模态试验和分析,极大地提高了大型结构的传递函数的分析精度.试验结果表明,龙羊峡水电站1、2号门具有相似的振动形态.     

钢闸门主框架梁梁高优化设计

焊接组合工字形钢梁的梁高是钢梁设计的关键参数。本文根据钢闸门主梁的结构形式及受力条件,构建基于钢梁重量最小的优化模型,考虑弹性止水及斜支臂产生轴力的影响,利用势能驻值原理,推导出弯曲型与剪切型主梁梁高优化设计的计算公式,并探讨了相关因素的影响。本文公式物理概念明确,计算准确、简洁,可供工程设计参考。     

弧门框架形式及其单位刚度比对主梁翘曲应力影响的研究

由于弧门主框架的作用使其主梁为超静定薄壁深梁,其内力不仅受框架形式的影响,还受主梁与支臂单位刚度比的影响.为了弄清该薄壁深梁翘曲应力随刚度比和框架形式的变化规律,引用工字形薄壁深梁应力计算的研究成果,针对主横梁式弧门的三种框架形式分析了单位刚度比及框架形式对其影响规律.结果表明:在跨中截面,剪力对翘曲应力的影响随单位刚度比的增大而减小,带悬臂的框架对翘曲应力的影响大于无悬臂;在支座截面,剪力对翘曲应力的影响随单位刚度比的增大而增大,带悬臂的框架对翘曲应力的影响小于无悬臂的.结果对弧门主梁应力计算及相关规范的制定有参考价值.     

凝聚器流场中扰流柱径向受力计算

双极荷电-湍流凝聚器可有效控制燃煤电厂细颗粒物排放,是国内外研究的热点技术。通过商用CFD软件,利用LES模型模拟湍流流场,计算凝聚器扰流柱所受曳力、升力。结果显示:扰流柱受力具有明显的周期性,扰流柱所受曳力大于升力;第1排扰流柱受力波动幅度明显小于第2排;将每排4个扰流柱用槽钢连在一起统一固定,其设计最大径向力载荷约为第1排扰流柱所受最大径向合力的8.6倍,为第2排扰流柱所受最大径向合力的9.1倍。     

深孔钢闸门面板参与主梁弯曲的有效宽度分析

深孔钢闸门主梁弯应力非线性分布导致面板参与主梁弯曲的有效宽度不仅与面板长宽比有关,而且与主梁的高跨比、翼缘与腹板的面积比等因素有关,现行规范SL74-95对此问题缺乏考虑;本文根据弹性力学建立面板参与主梁弯曲的应力分析模型,考虑深孔钢闸门主梁的弯剪耦合作用及面板对主梁剪切系数影响,利用最小势能原理提出了深孔钢闸门面板参与主梁弯曲的有效宽度系数的计算公式;分析主梁高跨比r、面板长宽比l0/b、主梁剪切系数λs及翼缘腹板面积比β等参数对面板有效宽度的影响;结果表明：随着主梁剪切系数λs、高跨比r、翼缘腹板面积比β增大,面板有效宽度系数明显增大,主梁剪切系数及高跨比对窄翼缘主梁面板的有效宽度影响较大,最大相差超过48%,不容忽视;现行规范结果对简支主梁偏危险,而对双悬臂主梁或连续主梁偏保守。     

水工弧形闸门流激振动特性物模-数模联合预测与安全分析

水利工程中的弧形闸门对整个枢纽的安全至关重要,而水流诱发闸门振动现象很普遍,其动力安全关系到整个枢纽建筑物的安全,对闸门流激振动响应的合理预测是水利工程中的一项重要研究课题。基于嘉陵江新政工程弧形闸门实例,运用物理模型和数学模型对该闸门流激振动特性进行了预测,综合考虑了整个闸门体系的耦合作用以及流固耦合效应,用物理模型仿真模拟了水力系统-闸门结构系统-支撑系统（闸墩）整体耦联振动,强调闸墩对闸门振动的影响,突破了以往将闸墩处理成刚性的方法。提出用三维板壳单元建立闸门空间数学模型并进行动力分析,最后联合物理模型和数学模型对其进行了动力安全分析,提出避免危害振动的措施。     

钢筋钢纤维混凝土梁弯矩-裂缝宽度计算方法

为了建立能够预测钢筋钢纤维混凝土梁受力过程中裂缝宽度的力学模型,首先考虑裂缝有效宽度和纤维有效拔出角度确定钢纤维混凝土拉应力-裂缝宽度本构关系,引入断裂力学概念建立了钢纤维混凝土梁截面弯矩-裂缝宽度的计算方法,在其基础上考虑钢筋作用提出一种分析钢筋钢纤维混凝土梁截面弯矩-裂缝宽度的计算方法,它可以模拟梁受弯破坏过程。采用本文方法、CECS 38—2004和RILEM TC 162-TDF中的最大裂缝宽度计算公式对收集到的12根钢筋钢纤维混凝土梁在正常使用条件下的裂缝宽度进行验算,结果表明：CECS 38—2004和RILEM TC 162-TDF的计算结果偏于保守且离散性较大,本文方法能够有效预测梁受力全过程裂缝宽度,计算精度高且变异系数小,为钢纤维混凝土结构裂缝控制提供理论依据。     

Modal analysis of inter-area oscillations using the theory of normal modes

Based on the notion of normal modes in mechanical systems, a method is proposed for the analysis and characterization of oscillatory processes in power systems. The method is based on the property of invariance of modal subspaces and can be used to represent complex power system modal behavior by a set of decoupled, two-degree-of-freedom nonlinear oscillator equations.     

弯道水面横比降沿程分布特性研究

弯道的水力特性一直备受人们重视.河湾水面横比降则是其重要研究课题之一.目前弯道水面横比降的计算公式多只适用于弯顶部位.现场与试验资料均显示,弯道水面横比降是沿程变化的,一定条件下可能还相当明显.本文通过弯道水流模型试验,对该课题进行了系统研究,得到了弯道水面横比降沿程分布特性及其统一计算公式.通过与实测资料和前人成果的比较,说明本文公式更为简单适用.为进一步研究弯道的水力特性奠定了理论基础.     

深孔弧形闸门支臂最优个数及截面优化设计

对深孔弧形闸门支臂最优布置个数问题进行研究,根据中柔度压杆弹塑性稳定理论和钢结构设计理论,研究整体框架稳定与单根支臂稳定的关系,将框架结构的弹性稳定分析转化为支臂计算长度系数的确定问题.在保证强度、刚度、整体稳定性和局部稳定性的前提下,以支臂总用钢量最小为目标建立优化模型,并利用MATLAB自带的M语言开发集支臂个数优化与截面尺寸优化为一体的SQP优化程序.算例表明:在工程条件许可情况下,尽可能让弧形门半径取满足规范较小的值;纵向和横向布置形式主要取决于孔口宽高比,当宽高比小于0.6或大于1.4时,布置6根支臂;当宽高比为0.6～1.4时,要视总水压力大小布置4根或9根支臂,其界限为6.2×108N,小于该值时布置4根支臂,反之则布置9根支臂.该优化模型可为生产设计参考应用,以减小支臂布置时的盲目性,对规范的修订也有参考价值.