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。     

大型人字闸门结构变形和应力分析

葛洲坝1号船闸下闸首人字闸门用空间壳、梁和杆的组合有限单元成功地计算了在关闭档水状态下的变形和应力,所得结果与原型观测结果一致。计算和分析表明:主梁和次梁内均只出现压应力,在沿梁的长度方向即闸门的宽度方向压应力较大;挡水面板在水平方向膜应力较大且为压应力;同时在该方向存在大小与之相当的局部弯曲应力;挡水面板在铝直方向的局部弯曲应力最大。所得结果也揭示了一些与传统设计理论不一致的规律:主梁在靠近端部的横截面上的正应力不呈线性分布;次梁以压应力为主而弯曲应力很小;挡水面板被主、次梁和纵隔板分隔出来的部分并不完全等同于四边固定矩形板。本文作者认为,在门轴支承强度允许的情况下,减少主梁的数目,增加次梁的数目,也能保证闸门的强度;增加纵隔板数目不仅可以减小挡水面板在铅直方向的局部弯曲应力,而且能增强闸门的开门和关门刚度。     

滑杆折叠式闸门在中小型河道上的应用

滑杆折叠式闸门与传统平面钢闸门相比,具有结构简单、质量轻、工程造价低、运行方便等优点,在枯水期挡水可以满足工农业用水的需要,汛期撤走则可保持河道流畅性。模型试验表明:滑杆折叠式闸门结构在刚度、强度、稳定性方面均满足规范要求,其在中小型河道上的应用是可行的。     

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。     

CFRP在水工钢闸门修复中的应用研究

为解决水利工程中常用水工钢闸门的锈蚀问题,针对粘钢加固技术存在的闸门加固部位更易锈蚀、加固部位易产生应力集中等问题,充分发挥纤维增强复合材料(FRP)比强度高、耐腐蚀性好、不改变母材特性等优点,提出采用CFRP修复的方法。首先采用与试验结果对比的方式验证数值方法分析CFRP修复的可行性和正确性,然后采用数值方法对某水工钢闸门在未锈蚀、锈蚀和CFRP修复三种状态下的强度和刚度进行分析。分别采用改变单元厚度法和共结点重单元法对锈蚀和CFRP修复的闸门模型进行数值模拟。结果表明:以未锈蚀闸门的计算结果为基值,主横梁腹板、支臂腹板和面板中下部发生2 mm锈蚀时,主梁、支臂、面板的强度和刚度分别降低25.95%和23.73%、25.52%和24.24%、24.43%和25.00%。采用单层厚0.167 mm的CFRP修复后,主梁、支臂、面板的强度和刚度分别提高30.28%和26.43%、29.46%和24.53%、28.47%和29.87%。采用CFRP修复加固水工钢闸门具有明显的效果,研究成果可为闸门规范的修订完善和实际工程中采用CFRP修复提供理论依据。     

重点输水工程取水口闸门临时下闸安全评价

文章通过对辽宁省某事故闸门门体结构设计和强度的复核,验证了闸门门体在校核水位下的强度满足临时挡水要求;通过结构力学、材料力学和有限元法对闸门闸墩混凝土结构强度进行复核,得出闸墩在最不利工况荷载下满足安全运行要求。     

弧形闸门三维有限元抗震分析

运用CATIA软件对弧形闸门在正常挡水和地震效应下进行线弹性三维有限元分析,通过比较两种工况下弧形闸门的应力分布、变形和稳定性,得出了如下结论,与正常挡水工况相比,地震作用效应下弧形闸门的应力稍微增大,并且由下向上转移,而闸门的变形增加明显;在地震作用效应下,弧形闸门的稳定性明显下降,上支臂相对而言为闸门的薄弱环节.     

长输水隧洞中段有压平面闸门启闭力及稳定性试验

针对某输配水工程长输水隧洞中段有压平面闸门的动水启闭过程,根据重力相似准则建立水力学模型以研究闸门动态启闭力和静态持住力的变化特征及闸门底缘的水动力特性。结果表明:闸门的动水启闭力在小开度范围内变化剧烈且最大启闭力发生在相对开度0.05附近,持住力与启闭力随闸门开度变化规律基本一致;与底主梁不开孔方案比较,当底主梁开孔率27%时闸门最大动水启门力和闭门力分别减小5.7%和7.8%,降低幅度较小;该工程设计底缘形式的闸门振动是稳定的,闸门整体结构与水流发生共振的可能性很小,能够保障闸门稳定运行。     

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。     

青铜峡大坝水工闸门安全检测与结构强度复核

根据第二次大坝定检要求和闸门目前运行状况,进行了水工闸门安全检测和结构强度复核,本文分别对检测项目、方法、结果和结构强度复核情况作了介绍,对主要挡水闸门的安全状况做出了综合评价.     

弧面三角闸门的静力数值分析

基于大型有限元分析软件ANSYS,以夏仕港船闸弧面三角闸门的静力学分析为背景,建立起闸门的有限元模型。综合考虑重力、风载荷、水压力等主要载荷影响,对闸门在蓄水与通航条件下进行静力分析,得出不同工况下闸门的应力及变形分布情况,并对闸门强度、刚度和稳定性进行校核,评估出闸门的安全性。结果表明:船闸弧面三角闸门的整体以及各构件满足强度、刚度、稳定性要求,该研究为同类型水工钢闸门的设计与校核提供理论参考。     

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。     

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.     

某水电站调压井取消事故检修闸门的可行性论证

调压井内设置事故检修闸门有两个目的:一是对压力钢管及厂内蝶阀进行事故保护;二是当压力钢管下平段或厂内蝶阀需要例行检修时,可利用此闸门挡水。笔者从结构受力、运行方式、运行安全、施工、投资等方面论证了某水电站取消调压井内事故检修闸门的可行性,为同类水电站工程引水系统中调压井内是否设置事故检修闸门的设计提供了一定的参考。     

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。     

苍梧县下小河防洪闸设计与施工

介绍苍梧县下小河防洪闸的设计与施工,介绍了闸门结构、布置及其特点、闸门运行工况及制造、安装工艺,总结了双向挡水闸门的技术特点及施工中应注意的一些问题。     

基于ANSYS的支臂卧倒式钢闸门设计研究

结合胶州市云溪河防洪闸工程设计实例,利用ANSYS软件有限元法对闸门结构进行设计,建立了闸门三维结构分析模型.分析了闸门主要构件的应力、变形状况,校核了闸门的强度和刚度.计算结果表明,闸门的结构应力和变形均能满足规范和设计要求,其整体稳定性能得到保证.     

董箐水电站三斜支臂弧形闸门三维有限元分析

通过CATIA平台对董箐水电站溢洪道三斜支臂弧形工作闸门进行三维线弹性有限元分析,计算弧形闸门在正常挡水工况下的静应力、位移和稳定性,以及闸门在自由状态下的动态特性,得出了以下结论：正常挡水工况下闸门受力较小;各阶模态的屈曲系数均远大于1,稳定性很好,支臂的稳定性相对而言是薄弱环节;闸门在自由状态下,1～10阶振动的频率在0～5Hz范围内,闸门的上支臂抗震性能相对较弱。     

水工钢闸门主梁的最优梁高

对水工钢闸门主梁高度的确定多以经验公式为主,理论不完善,未全面考虑截面形式与支座位置对梁高影响的问题,依据现行钢闸门设计规范,以满足强度、刚度、稳定性和几何构造要求为约束条件,以主梁和竖向隔板总用钢量最小为目标函数,分别建立单轴、双轴对称截面下的简支式和双悬臂式主梁梁高的优化模型。采用半解析法推导出简支式和双悬臂式主梁的最优梁高理论公式。通过与已建工程对比,结果表明:推导的最优梁高公式计算的梁高均与实际工程中的梁高接近,且公式有进一步优化的空间;通过减小隔板高厚比与主梁腹板高厚比可达到降低梁高的目的。该理论公式一方面可应用于工程实践,另一方面也可为完善规范提供理论基础。     

青铜峡水电站闸门安全检测与结构强度复核

根据第二次大坝定检要求和闸门目前运行状况，进行了水工闸门安全检测和结构强度复核，本文分别对检测项目，方法，结果和结构强度复核情况作了介绍，对主要挡水闸门的安全状况做出综合评价。