船闸闸首结构的三维有限元计算分析

采用三维结构有限元方法,建立船闸闸首结构的仿真力学模型,利用有限元分析软件对力学模型进行计算,得到不同工况下闸首的位移、内力等指标,分析船闸闸首在各工况下的变形和应力规律,为船闸闸首的优化设计和安全评价提供依据。     

三峡久永船闸闸首系统锚杆应力分析

采用三维有限元方法对三峡永久船闸3号和5号闸首进行了计算和分析，重点分析了闸首混凝土支持体与岩体间的系统锚杆应力状态及支持体应力。最后，采用平面弹塑性有限元对5号闸首进行了分析。通过计算，基本弄清了系统锚杆及支持体的应力状态，为优化设计提供了依据。     

三峡永久船闸闸首系统锚杆应力分析

采用三维有限元方法对三峡永久船闸３ 号和５ 号闸首进行了计算和分析，重点分析了闸首混凝土支持体与岩体间的系统锚杆应力状态及支持体应力。最后，采用平面弹塑性有限元对５ 号闸首进行了分析。通过计算，基本弄清了系统锚杆及支持体的应力状态，为优化设计提供了依据。     

五河船闸下闸首结构三维有限元分析

坞式闸首结构因具有足够的整体刚度,能适应闸首边墩不均匀沉降变形,故在船坞、船闸工程中得以广泛应用。闸首的空间性和荷载复杂性,决定着闸首内力计算都需采用空间结构的应力分析,基于三维有限元(ansys)能较好的完成复杂空间的应力计算,本文采用有限元软件ansys对五河船闸下闸首底板内力进行分析计算,得出底板内力和变形形态,为工程结构设计提供可靠依据。     

奔牛枢纽上闸首结构有限元分析

针对奔牛枢纽船闸上闸首结构及受力复杂问题,采用三维有限元ABAQUS软件,分析研究闸首结构在不同的工况下的位移场及应力场。计算结果表明,奔牛枢纽船闸上闸首各部件的水平位移和垂直位移均满足规范要求,各工况下的结构底板拉应力超过混凝土允许拉应力。三维有限元分析结果能较直观、准确反映建筑物整体强度与位移状况,可以为评价结构安全性态提供依据。     

基于有限元船闸结构应力分析研究

针对沭新河北船闸的工程实例,借助三维有限元分析软件MSC.MARC对船闸上下闸首及闸室建立有限元模型,考虑船闸在运行期中的各种工况,对船闸结构应力进行分析,得出船闸上、下闸首及闸室结构的应力分布情况,并对部分结构进行承载能力分析,从而对船闸的工作性态进行评价。实例分析表明,运用三维有限元分析能适应该船闸的复杂结构和受力特点,相对传统计算而言提高对该工程的计算效率和计算精度,且分析结果能较直观、精确反映该建筑物整体强度状况。     

船闸闸首结构应力应变三维有限元分析

采用空间三维实体有限元法,建立了船闸闸首结构的仿真力学模型,利用有限元分析软件对力学模型进行有限元分析,得到了各阶段的位移、内力等力学指标,研究探讨了船闸闸首及基础在检修工况下的变形和应力规律,以了解船闸闸首和基础在设计条件下的工作形态,对船闸闸首的优化设计提供了依据.     

考虑结构与加锚岩体联合受力的船闸闸首抗震性能研究

为研究地震作用下结构与加锚岩体的非线性接触对闸首抗震性能的影响,以某双线五级船闸的第一级闸首为例,在ADINA有限元软件中建立库水-结构-锚杆-基岩动力相互作用的整体三维有限元模型,基于约束函数的非线性接触单元模拟了闸首结构中的各类接触问题,采用动力时程分析方法模拟了地震作用下闸首结构的动力响应、锚杆受力的分布规律以及不同接触面的接触状态。结果表明:设计地震作用下闸首各边墩均向航槽侧变形,位移沿高度方向递增；锚杆轴向拉应力的最大值小于其抗拉强度；不同介质间的接触面上部有往复开合的现象,接触面最大张开度沿高度方向递增,地震结束时接触面恢复到震前的紧贴状态；设计地震作用下该船闸闸首的结构变形、结构应力、锚杆受力情况及接触面接触状态均满足规范要求,具有良好的抗震性能。     

三峡工程船闸中闸首光弹性试验应力分析

本文根据三峡船闸地质实测资料和设计条件,用光弹模型研究船闸中闸首水平截面,在闸门推力作用下闸首和基岩联合承载时的应力分布,并且与有限元计算成果作了比较。还对船闸空间应力的分布和危险区域作出估计,可为三峡船闸的设计提供参考。 试验采用相同弹性模量模型、组合模型、变厚度模型,模拟基岩与混凝土建筑物不同弹性模量,这不仅可以了解基岩弹性模量变化对结构应力的影响,而且有助于在解决变弹性模量问题时选取合理的试验方法。     

BAKUN堰闸段有限元分析中地基模型尺寸研究

通过比较BAKUN水利工程堰闸段结构在不同地基模量和不同地基尺寸取值下的有限元计算结果。综合考虑计算精度和计算时间的双重因素，探讨堰闸段结构在三维有限元分析中地基模型的尺寸确定问题。提出地基模型的合理简化建议。     

大型超高水头船闸输水系统型式研究与展望

高水头船闸输水水流携带巨大能量,可能对船闸输水系统运行安全及闸室内船舶停泊安全产生危害,选择合理的输水系统型式对保障工程安全至关重要。随着大型超高水头单级船闸——大藤峡船闸的开工建设,研究发现目前已成功运行的输水系统型式不能满足该工程需要,亟需消能效果更好的输水系统。结合大藤峡船闸工程相关研究,参考国内外已建高水头船闸输水系统布置的成功经验,总结了高水头船闸不同输水系统型式与船闸运行水头和闸室尺度规模的匹配关系,介绍了适应大藤峡船闸工程特点的自分流全闸室出水4区段等惯性输水系统型式,提出了消能效果更好的带内消能工的输水系统新体型,可供类似超高水头大型船闸的设计和研究借鉴。     

葛洲坝船闸安全监测数据综合管理系统设计与应用

通用的监测信息管理系统未能结合葛洲坝船闸的实际情况,不能满足葛洲坝船闸多源自动化监测数据与人工观测数据的综合管理。介绍了一套适合葛洲坝船闸的安全监测数据综合管理系统体系结构,具体包括数据流程、安全监测测点命名规则、数据库设计等。该系统能将葛洲坝1~3号船闸自动化监测数据统一管理,并实现了自动化监测数据与人工观测数据的综合管理,提高了监测资料整编的质量和规范化水平。     

葛洲坝二江电站安全监控模型研究

本文以葛洲坝二江电站~#2机为代表研究建立了二江电站安全监控模型。文中针对厂房这种复杂结构、地基,对模型选择、模型建立过程进行了探讨。对所建立的监控模型进行了分析,同时还进行了检验和预报。最后对二江电站进行了评价,通过分析说明厂房结构目前处于安全状态。     

葛洲坝3号船闸安全监测更新改造及变形规律初步分析

葛洲坝3号船闸原有安全监测设施较为简单,仅集中在闸面,且监测精度难以达到规范要求,通过安全监测更新改造布置和监测仪器的设备选型、率定检验、埋设安装及观测,以及对3号船闸变形规律的初步分析,说明更新改造工程达到了预期目的,为建立监测自动化系统奠定了基础.新的监测仪器观测结果表明,船闸运行过程满水位时,相对于空闸闸墙张开量不足2 mm;闸室左右纵缝、底板与建基面结合部位的开合小于0.1 mm,其变形与闸室水位、气温升降有着良好的对应关系,符合水工建筑物一般变化规律.     

葛洲坝1号船闸混凝土裂缝成因及加固研究

葛洲坝1号船闸是我国目前运行规模最大的船闸,设计规模3 000 t级,闸室有效尺度280 m×34 m×5 m(长×宽×槛上水深),可一次通过万吨船队.船闸下闸首右2块下游面中部在施工过程中发现一条长达30 m的竖直向裂缝,船闸运行后,该裂缝一直处于发展状态,并已沿顶部顺水流方向贯通.根据近10 a来对裂缝的跟踪检测资料,结合下闸首混凝土施工情况和结构工作特点,对裂缝成因及危害性进行了分析,对裂缝处理原则和处理方案进行了论证,研究提出了采用预应力锚索加回填灌浆的综合处理措施,加固工程于1999年5月完成,取得了较好的效果.     

葛洲坝船闸水力学问题综合分析

对葛洲坝3座船闸在接近设计水头27m条件下运行中出现的水力学现象和原、模型观测资料进行综合分析。内容包括；船闸充泄水时上、下游引航道中的流速、流态、涌浪传播、间室充、泄水水力特性，阀门段水流空化及声振现象，阀门启闭力及阀门振动特性等。对船闸运行和检验中发现的问题及处理改善措施亦作了介绍，葛洲坝3座船闸运行了20a来的经验证明船闸按静水通航动水冲沙的原则指导设计是正确的，船闸输水系统布置型式是成功的。     

船闸运行状态与通过能力仿真分析

为定量分析和预报船闸的运行状态并指导其交通调度,基于Arena离散事件仿真平台,以湘江长沙枢纽双线船闸为例,通过已有研究成果建立船闸交通仿真模型,经实际资料验证该模型的可靠性,并分析了船闸在不同交通调度方案下的运行状态参数及最大通过能力。仿真分析结果表明,只有提高每个闸次的闸室利用率,才能有效增加船闸的通过能力;每个闸次的船舶艘数越多,一次过闸时间就长,平均延误就长。运行实践中可根据船闸状态和过闸交通需求,合理进行交通调度,在保障过闸安全的前提下协调船闸通过能力与船舶延误之间的关系。借助仿真输出的运行状态参数,有助于充分掌握船闸系统的交通规律,分析不同设计水平下的船闸最大通过能力,或是视不同交通负荷预选调度方案,综合提高过闸能力与服务质量。     

三峡永久船闸建筑物变形特性分析

通过对三峡永久船闸建筑物及其基础的变形监测和遥测数据分析，揭示了其变形特性，即闸首和闸室墙变形主要受开挖形成的边坡岩体时间效应和岩体年周期变化的影响。船闸运行过程中闸室充、泄水的影响不大。闸首和闸室墙年变化幅度为3．59mm～4．23mm，全衬砌式结构的闸墙变形明显小于半衬砌式混合式结构的闸墙。在抽水方式有水调试时，闸墙受充、泄水的影响变化幅度小于1mm；在运行初期，闸墙受充、泄水的影响变化幅度小于0．5mm；闸墙在充、泄水后最大不可逆变形小于0．06mm。各项变形实测数据均小于设计容许值，说明船闸建筑物及其基础的运行态势良好。     

三峡船闸系统联合调试期水力学原型观测

三峡船闸金属结构及机电设备无水、有水(抽水)系统联合调试条件下，各级输水系统的原型水力学监测工作于2002年6月至2003年5月间进行。安全监测的主要项目包括闸室输水特性、阀门区段输水特性、门楣通气、闸室空化特性、阀门段空化特性、阀门及人字门启闭特性、阀门与人字门门体动力特性，监测内容多达20项。抽水调试期中间级闸首工作水头分别达到了30m、40m、46m和设计工况的45．2m，初始淹没水深达到了26m的设计条件，并进行了双边输水和单边输水、现地控制和集中控制等操作运行条件的比较。本次监测成果系统性及完整性较好，不仅为各级闸阀启闭控制系统的调试提供了可参比数据，也为船闸的验收、鉴定、运行管理提供了科学依据，保证了三峡围堰期蓄水发电和五级船闸试通航目标的实现，对国内外开展高水头船闸的设计和运行亦有十分重要的参考价值。     

三峡船闸通过能力计算及提升策略

船闸通过能力是三峡船闸关注的核心问题之一,对三峡船闸挖潜及新通道建设至关重要。基于规范公式法(JTJ305—2001),依据船舶分时段吃水控制标准,提出了船闸分时段通过能力计算新公式。根据三峡船闸运行统计资料,采用提出的公式对其通过能力进行了预测,得出三峡船闸最大通过能力约为1.51亿t。针对三峡船闸通过能力不足的现状,创新性地提出了“船舶分时段配载运输及船闸动态运营管理”的近期提升措施,再次重申了“三峡新通道及配套工程建设”的远期提升措施。