水工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,考虑了主梁受弯、受剪和弯剪复合破坏三种主要的失效模式,建立了三种失效模式的极限状态方程,并推导了弯剪复合破坏时抗力计算模式不确定性的计算公式。采用自适应抽样方法评价了主梁多失效模式相关时的系统可靠度,并与上下限法和层次分析法的结果进行了比较。结果表明自适应抽样方法能够合理地考虑主梁多失效模式间的相关性,它在分析主梁系统可靠度时是有效的。忽略失效模式间的相关性将会低估主梁的系统可靠度水平。现行设计规范的平面钢闸门主梁系统可靠指标分别为：露顶门3.0（大中型闸门）和2.3（小型）;潜孔门3.0（大中型）和2.1（小型）。     

锈蚀后深孔弧形钢闸门安全评估及寿命预测

深孔弧形钢闸门长期运行后面板将会发生严重的锈蚀现象,对其安全运行造成了重大隐患。以运行20年的三峡大坝某深孔弧形钢闸门为例,对其面板锈蚀区域及厚度进行了现场检测,根据检测数据建立了锈蚀后深孔弧形钢闸门数值模型,对锈蚀前后深孔弧形钢闸门安全性能进行了对比分析,基于现场检测数据预测了深孔弧形钢闸门不同运行年限时的面板锈蚀区域及厚度,通过数值仿真预测了深孔弧形钢闸门安全使用寿命。研究结果表明,运行20年后的弧形钢闸门强度及刚度均满足设计规范要求,整体应力和变形幅值基本保持不变,但面板处应力幅值增加了13.77%;该深孔弧形钢闸门预测安全使用寿命为56年,超过预测寿命后,面板锈蚀最严重处应力幅值达到了374.59MPa,超过了深孔弧形钢闸门材料容许局部承压应力值。     

水工钢闸门面板可靠度分析

基于可靠性原理,建立了闸门面板可靠度分析的极限状态方程。利用统计分析所得的数据,对影响闸门面板可靠度的荷载及抗力统计数据进行了分析计算,得到其统计参数。然后采用JC法对《水利水电工程钢闸门设计规范》中闸门面板的可靠度进行了校准计算和分析。结果表明,闸门面板的可靠指标满足一级建筑物的安全水准,并且大于闸门主梁的目标可靠指标。同时提出了水工钢闸门面板结构设计的目标可靠指标取值建议。     

大型水工钢闸门结构设计理论与方法探讨

随着国内外高坝大库和抽水蓄能电站的建设与发展,作为水电工程输、泄水建筑物调节咽喉的水工钢闸门,正向具有高水头、大孔口、大流量等特点的大型化方向发展,其安全灵活地运行关系着整个枢纽工程和下游人民生命财产的安全。现行设计规范方法需要不断更新完善以满足大型水工钢闸门发展的需求,而最新研究成果和成熟的实践经验比较零散,很有必要总结凝练成熟的成果和实践经验。针对大型水工钢闸门发展中存在的关键问题进行系统理论研究,对闸门面板、主梁的非线性设计理论和方法、“Y”形树状支臂的稳定性以及弧形闸门的优化布置等方面进行系统总结,提出大型水工钢闸门结构设计理论与方法,确保钢闸门安全可靠、经济合理及运行灵活,研究和实践成果不仅具有重要的科学价值,更具有显著的经济效益和社会效益。     

弧形闸门制造(一)

一.概述钢闸门是水利水电工程的重要组成部分,种类很多,主要是平面闸门和弧形闸门两种。弧形闸门又分为表孔(也叫露顶)弧形闸门和潜孔(也叫深孔高压)弧形闸门。弧形闸门的门叶和支臂均系大型焊接结构,采取正确的制造工艺和掌握构件焊接变形的规律,是保证制造质量的关键。     

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。     

平原地区低水头水工钢闸门面板的最优结构布置

钢闸门是水工建筑物的重要组成部分,面板的结构设计是整个闸门结构设计最主要部分之一。文章以平面钢闸门为例,运用MATLAB语言构建水工钢闸门面板的优化模型,通过纠偏函数不断调整水平次梁的位置来到达面板受力均匀的目的,最后根据计算结果对钢闸门面板结构进行了优化设计。     

基于SolidWorks和ANSYS Workbench的平面钢闸门三维有限元分析

大型水工平面钢闸门结构复杂,在以往刚度、强度校核时,按照常规平面体系得到的计算结果不能有效反映闸门的空间效应。本文基于SolidWorks和ANSYS Workbench软件对浑河闸水利工程的平面钢闸门进行三维有限元分析,对面板、主横梁等主要构件进行强度和刚度校核。从分析结果可以看出,面板和主梁的强度、主要受弯构件的刚度计算结果均小于材料容许值,证明该方法切实可行,可为平面钢闸门的设计、安全检测和评价提供参考依据。     

潜孔式弧形钢闸门顶水封的技术改造

本文介绍了泉州市龙门滩三级电站大坝潜孔式弧形钢闸门顶水封运行情况,阐述了弧形钢闸门顶水封存在的缺陷,对弧形钢闸门顶水封进行技术改造,提高了止水封的使用寿命和工作的可靠性.     

潜孔式孤形钢闸门顶水封的技术改造

本文介绍了泉州市龙门滩三级电站大坝潜孔式弧形钢闸门顶水封运行情况,阐述了弧形钢闸门顶水封存在的缺陷,对弧形钢闸门顶水封进行技术改造,提高了止水封的使用寿命和工作的可靠性。     

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。     

关于大中型弧形钢闸门合理结构布置及计算图式的探讨

我国水利水电工程钢闸门设计规范中对于弧形钢闸门的结构布置原则及计算图式，经实践检验存在如下不足之处：简单地按平面主框架计算图式进行计算，未能反映弧形闸门空间整体结构的空间效应；现有的结构布置原则不尽合理，使主要构件受力复杂化。为此提出了合理的弧形钢闸门布置原则及计算图式，以适应闸门空间整体结构特性。具体布置原则为：主梁布置宜采用井字梁结构，４根支臂直接支承在主梁的４个交叉点上；纵、横向主梁的悬臂长     

基于ANSYS的表孔弧形闸门数值分析

以某项目表孔弧形工作闸门为研究对象,考虑到该项目中弧形闸门工况复杂,工作条件恶劣,启闭频繁,对传统平面体系算法要求较高,为进一步确保平面体系算法的准确性及提高闸门设计的可靠性,现利用有限元分析软件ANSYS对其进行数值分析,提取分析其整体结构和主要零部件的应力、变形云图,得出表孔弧形闸门的结构设计满足强度和刚度要求的结...     

层次分析法在水工钢闸门选型中的应用

水工钢闸门选型是水工设计中的一项重要工作，因其涉及因素较多，而且以往选型多凭经验和定性分析进行。在现有选型要求的基础上，运用层次分析法(AHP)建立了具体闸门的选型评价模型，对实例进行分析计算，结果表明，层次分析法在水工钢闸门选型中的应用是科学合理的。     

潜孔式弧形钢闸门顶水封的技术改造

本文介绍了泉州市龙门滩三级电站大坝潜孔式弧形钢闸门顶水封运行情况，阐述了弧形钢闸门顶水封存在的缺陷，对弧形钢闸门顶水封进行技术改造，提高了止水封的使用寿命和工作的可靠性．     

对弧形钢闸门水压力计算公式的探讨

在弧形闸门的设计中,其主要作用力,如水平水压力、垂直水压力、总水压力,以及总水压力与水平线的夹角,是设计的基本依据。由于弧形闸门一般有露顶与潜孔两种型式,故水平水压力可以采用两种情况已给出的公式进行计算;而垂直水压力的计算,却复杂得多,往往是参照苏联出版的《水工建筑物的弧形钢闸门》一书给出的9个计算公式,按照我国出版的《水利水电工程钢闸门设计规范》及《水     

大型弧形钢闸门质量控制难点工艺浅析

对临沂市袁家口子水源工程12孔大型弧形钢闸门进行制造和安装,分析大型弧形钢闸门生产制造过程中的质量控制要点和难点,总结出了一套大型弧形钢闸门质量控制难点的技术工艺措施和具体施工方法,为同类型水工金属结构的加工制造提供参考。     

三河闸工程弧形钢闸门安全性综合评估分析

以江苏省三河闸工程弧形闸门为例,采用层次分析法构建弧形钢闸门安全性评估指标体系,同时基于理想点法(TOPSIS)对该闸门的安全进行综合评估.结果表明:支臂稳定性、腐蚀速率和主梁强度是影响弧形闸门安全性的最重要的三个指标;计算得到正、负理想点综合测度D1和D2分别为0.459和0.594,贴近度为0.436,表明三河闸弧...     

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。     

失效树模型在弧形钢闸门可靠性评估中的应用

针对影响弧形钢闸门可靠性的因素存在较大不确定性,本文引入失效树分析方法,建立了弧形钢闸门结构体系可靠性评估模型。该模型根据弧形钢闸门自身结构原因及运行条件,确定了影响弧形钢闸门可靠性的最小割集。通过对最小割集事件概率计算,得到弧形钢闸门可靠运行的概率,在理想条件下换算得到弧形钢闸门的可靠度指标,从而实现对弧形钢闸门可靠性评估。实例计算结果表明:某二级水电站弧形钢闸门可靠度指标为3.09,与极限状态值相比,认为是较为安全的;该计算结果得出的结论与该弧形闸门安全检测结论较为吻合,一定程度上验证了评估方法的正确性和实用性。