發(fā)布時(shí)間：2020-10-09 22:28

　　 水是生命之源,生態(tài)之基,生產(chǎn)之要。水利工程是我國(guó)的重要基礎(chǔ)設(shè)施,隨著國(guó)內(nèi)外高壩水庫(kù)的建設(shè)與發(fā)展,作為水利水電工程泄水建筑物調(diào)節(jié)咽喉的水工鋼閘門正向著高水頭、大孔口、大泄量的大型化和輕型化方向發(fā)展,其安全靈活地運(yùn)行決定著整個(gè)樞紐工程和下游人民生命財(cái)產(chǎn)的安全。閘門是水工建筑物的重要組成部分之一,它是關(guān)閉孔口及調(diào)節(jié)孔口開(kāi)度的活動(dòng)結(jié)構(gòu),按照實(shí)際需要用以擋水、調(diào)節(jié)上下游水位和過(guò)閘流量。在水利工程中,閘門振動(dòng)問(wèn)題長(zhǎng)久以來(lái)一直難以得到較好的解決。水工閘門的振動(dòng)是絕大多數(shù)水工建筑物破壞的根本原因,由于其結(jié)構(gòu)和工作條件的復(fù)雜性,使得其在工程運(yùn)行中存在著諸多安全穩(wěn)定性問(wèn)題。本文根據(jù)實(shí)際工程中存在的問(wèn)題,結(jié)合山東省臨沂市臨沭縣凌山頭水庫(kù)溢洪閘工程,研究平面鋼閘門在流固耦合作用下的自振特性和水流脈動(dòng)荷載作用效果,研究方法采用理論分析和數(shù)值模擬相結(jié)合。主要研究?jī)?nèi)容如下:(1)根據(jù)有限元理論,采用有限元數(shù)值計(jì)算的方法對(duì)該閘門的動(dòng)力特性進(jìn)行計(jì)算研究,建立基本的運(yùn)動(dòng)方程,計(jì)算流場(chǎng)內(nèi)的動(dòng)壓力以及流體與結(jié)構(gòu)接觸面上的動(dòng)壓力。同時(shí)對(duì)閘門結(jié)構(gòu)進(jìn)行離散化,有有限元法解算結(jié)構(gòu)的特征值及特征向量,即閘門結(jié)構(gòu)的自振頻率和振型。(2)利用有限元分析軟件ANSYS建立閘門與水體耦合的有限元模型,根據(jù)軟件的計(jì)算分析閘門結(jié)構(gòu)在有水和無(wú)水狀態(tài)下,不同開(kāi)度狀態(tài)下的自振特性和振型,分析閘門在不同開(kāi)度下自振特性的規(guī)律。同時(shí)模擬閘門受到水流沖擊力時(shí)其門體特征發(fā)生的一系列變化,并得出相應(yīng)結(jié)論。結(jié)果表明,隨著閘門開(kāi)啟程度的不斷增大,即閘門迎水面水位不斷降低,閘門的各階自振頻率均隨之增大,各階振型也隨之變化。閘門受水體沖擊下的影響時(shí),閘門的應(yīng)力變化規(guī)律、彈性應(yīng)變變化規(guī)律、總應(yīng)變變化規(guī)律大致相似。(3)根據(jù)平面鋼閘門振動(dòng)特性,并總結(jié)前人研究經(jīng)驗(yàn),提出一系列防振措施與穩(wěn)定性優(yōu)化方案。根據(jù)工程實(shí)例,合理布置閘門結(jié)構(gòu)減振器,從而避免或減輕因危害性振動(dòng)而產(chǎn)生的閘門破壞。本文通過(guò)理論分析與有限元數(shù)值模擬,對(duì)比分析,提出了相應(yīng)的優(yōu)化方案,以提高水工閘門運(yùn)行中的穩(wěn)定性,供實(shí)際工程參考,以便設(shè)計(jì)出危害性振動(dòng)較小的閘門。
【學(xué)位單位】：山東農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TV663.4
【部分圖文】：

圖 1 技術(shù)路線圖Fig.1 Technical roadmap值模擬的方法總結(jié)了水體對(duì)平面閘門振動(dòng)的影響規(guī)律出相應(yīng)的穩(wěn)定性優(yōu)化方案，為實(shí)際工程提供指導(dǎo)，以便

3km2。水庫(kù)總庫(kù)容 1502 萬(wàn) m3，興利庫(kù)容 1113 萬(wàn) m3，是一座以防洪、灌溉、城鎮(zhèn)供為主，多年調(diào)節(jié)的中型水庫(kù)。水庫(kù)保護(hù)臨沭縣城和 5 個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)，以及 225 省道、327 等重要交通干線的防洪安全，影響范圍內(nèi)涉及 20 萬(wàn)人口，臨沭縣城是臨沭縣的經(jīng)濟(jì)心、文化中心，聚集了全縣 80%以上經(jīng)濟(jì)實(shí)體，地理位置十分重要。凌山頭水庫(kù)樞紐工程由大壩、溢洪道（閘）、放水洞等組成。凌山頭水庫(kù)自 2000進(jìn)行除險(xiǎn)加固工程，其中溢洪道工程于 2000 年 11 月開(kāi)工，2005 年 8 月完工；放水程于 2001 年 3 月開(kāi)工，2001 年 7 月完工；大壩工程于 2001 年 4 月開(kāi)工，2001 年完工；剩余工程于 2010 年 6 月開(kāi)工，2010 年 12 月底竣工驗(yàn)收。凌山頭水庫(kù)溢洪閘始建于 1978 年，為 3 孔 10×6m 平面鋼閘門，閘底高程 89.87m室長(zhǎng) 12.6m，上游鋼筋混凝土鋪蓋長(zhǎng) 9.0m，下游鋼筋混凝土陡坡段長(zhǎng) 39.0m。1978閘時(shí)上部工程只設(shè)鋼筋混凝土 T 型梁式機(jī)架橋，無(wú)啟閉機(jī)房，1991 年在原機(jī)架橋建啟閉機(jī)房，啟閉機(jī)房為鋼筋混凝土預(yù)制構(gòu)件拼裝結(jié)構(gòu)。溢洪閘除險(xiǎn)加固工程于 20 11 月開(kāi)工，2005 年 8 月完工。

m方程的特征值。限元分析平面鋼閘門作為一個(gè)完整的空間彈性體，其外量傳遞分擔(dān)。所以，要想精確地用有限元思的分析方法進(jìn)行分析。立相關(guān)的空間有限元模型通常有兩種思維方式，第二種則將閘門看作板殼和梁的組合體。在此，引入板殼單元，并作如下假設(shè)：即將材料看各向同性彈性板�？臻g三維坐標(biāo)系，坐標(biāo)系的 X 軸與 Y 軸分別直于薄板。且薄板厚度要遠(yuǎn)小于其長(zhǎng)度與寬度寬度不會(huì)造成較大影響。

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 鄧智勇;;撒漁沱電站泄洪沖沙閘工作門振動(dòng)性分析及驗(yàn)證[J];四川水力發(fā)電;2015年05期

2 張建球;廖家艷;唐巾評(píng);;水工鋼閘門振動(dòng)頻率檢測(cè)技術(shù)研究[J];西部交通科技;2015年05期

3 胡劍杰;胡友安;王煦;;基于ANSYS的弧面三角閘門自振特性研究[J];三峽大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2014年06期

4 張曉萍;吳杰芳;張林讓;占學(xué)軍;彭定;;三峽水利樞紐導(dǎo)流底孔閘門泄流振動(dòng)監(jiān)測(cè)與分析[J];長(zhǎng)江科學(xué)院院報(bào);2014年02期

5 郭桂禎;練繼建;;平板閘門垂向自激振動(dòng)數(shù)學(xué)模型研究[J];水利水電技術(shù);2013年02期

6 練繼建;彭文祥;馬斌;;官地水墊塘底板泄洪振動(dòng)響應(yīng)特性研究[J];南水北調(diào)與水利科技;2013年01期

7 許敏;薛惠芳;;基于ANSYS平面閘門的自振特性研究[J];機(jī)械制造與自動(dòng)化;2012年01期

8 潘樹(shù)軍;王新;;大型平面鋼閘門流激振動(dòng)模型試驗(yàn)與數(shù)值模擬[J];水電能源科學(xué);2011年08期

9 李利榮;周春生;梁棟;鐘重;;國(guó)內(nèi)外水力自動(dòng)閘門研究綜述[J];內(nèi)蒙古水利;2011年02期

10 孫小峰;馬益全;;水工閘門振動(dòng)問(wèn)題研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)淺析[J];中國(guó)科技信息;2010年23期

本文編號(hào)：2834291