泄水閘是十分重要水工建筑物。我國嚴(yán)寒地區(qū)冬季氣溫寒冷,進(jìn)入冬季后,水流上層凍結(jié)成冰層,此時的泄水閘工作環(huán)境惡劣。根據(jù)我國《水工建筑物抗冰凍設(shè)計(jì)規(guī)范》,閘門不應(yīng)承受靜冰壓力,應(yīng)采用相應(yīng)防冰和破冰措施�？蛇@兩項(xiàng)會大幅增加運(yùn)行維護(hù)成本,給運(yùn)行管理工作造成了一定負(fù)擔(dān)。而閘門要是具有足夠的強(qiáng)度、剛度,在保障安全性的前提下,取消防冰破冰措施,讓閘門直接承受一定的冰載荷,從而能夠大幅度降低運(yùn)行維護(hù)成本,對樞紐工程的運(yùn)行工作有著重要意義。本文首先分析了冰的特性和靜冰壓力的成因,找出靜冰壓力同溫升率存在線性關(guān)系的規(guī)律。然后研究影響靜冰壓力大小的各項(xiàng)因素,其中溫升率對冰層的溫度分布、靜冰壓力影響最大。溫升率越大,靜冰壓力值越大,而且冰層的靜冰壓力最大值出現(xiàn)在大約冰厚的1/3處。同樣溫升率下,溫度段起始溫度越低,反而靜冰壓力值小。冰厚越大靜冰壓力越大,豎直約束的靜冰壓力要大于斜坡約束。在確定各影響因素參數(shù)后,計(jì)算出三個年度的靜冰壓力值,最大值為0.118MPa。以此值作為靜冰壓力,與靜水壓力共同作用在閘門上,對其進(jìn)行結(jié)構(gòu)靜力仿真計(jì)算,得的閘門主要部件門葉、主梁、支臂和縱梁的第四強(qiáng)度理論等效應(yīng)力分別是200.63MPa、154.51MPa、134.41MPa和138.54MPa,最大剪應(yīng)力分別是110.93MPa、88.61MPa、77.4MPa和78.75MPa。主梁的最大位移變形為8.44mm。其結(jié)構(gòu)狀態(tài)滿足《水利水電工程鋼閘門設(shè)計(jì)規(guī)范》中強(qiáng)度與剛度要求。并將仿真結(jié)果與檢測試驗(yàn)數(shù)據(jù)對比,兩者相關(guān)系數(shù)為0.86,屬于中度相關(guān),仿真分析符合實(shí)際情況。最后,在已知泄水閘閘門結(jié)構(gòu)和環(huán)境因素的情況下,本文經(jīng)過計(jì)算和試驗(yàn),認(rèn)為閘門能夠直接承受冰層靜冰壓力,可以不采取防冰和破冰措施度過整個冬季。
【學(xué)位單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TV663
【部分圖文】：

T-50662-2011《水工建筑物抗冰凍設(shè)計(jì)規(guī)范》，閘門設(shè)計(jì)規(guī)范》中均規(guī)定，閘門不應(yīng)承受靜冰壓冰壓力，就首先要使閘門門前的水面無法形成冰致可分為破冰措施和防冰措施[3]。但是無論采用和經(jīng)濟(jì)性的矛盾統(tǒng)一問題。如果用傳統(tǒng)的人工方性就得不到保障。反之亦然，如果采用現(xiàn)代的科障，運(yùn)行維護(hù)的成本自然大幅度提高。這個矛盾，先做出一個假設(shè)：在整個結(jié)冰期，閘于常閉狀態(tài)，在這種工況下如果閘門在設(shè)計(jì)時就度足夠高，金屬結(jié)構(gòu)的性能足夠好，閘門不采取接觸承受靜冰和靜水壓力，如圖 1-1。如果閘門滿足了安全生產(chǎn)的需要，又將大幅度降低為防冰了大量人力物力，便于整個工程的管理工作。

的熱脹冷縮與冷脹熱縮規(guī)律分析世界中絕大部分物質(zhì)都是遵循熱脹冷縮的規(guī)律，受熱時體受冷時體積變小，密度變大。而有的物質(zhì)正好與此相反，的規(guī)律。而冰作為極其復(fù)雜而又十分特殊的物質(zhì)，它是即熱縮。體作為冰的原始形態(tài)，在 4℃以上時是熱脹冷縮的狀態(tài)，大，當(dāng)在 4℃至冰點(diǎn)之間，水分子剛剛締合成冰，這種狀分子”，此時水的密度變低，同時體積變大，這就是冰的冷溫度降至冰點(diǎn)后，此時水由液態(tài)變成固態(tài)，水分子組成一一個如圖 2-1 的四面體。其中每一對氧原子與一個氫原子子與一個氧原子相連，由此可見這個四面體的分子集團(tuán)的所以這就是溫度越低，冰的密度越小，體積越大，冷脹熱冰受到溫度上升的影響時，它又遵循熱脹冷縮的規(guī)律。

方法研究靜冰壓力，就要對它的理論根據(jù)——冰冰具有十分復(fù)雜的力學(xué)行為，所以至今仍未擁有如此，許多學(xué)者仍開展了大量的研究，從宏觀和模型。具有代表性的有[30]： = / | / | 1 = ( / ) [1 { ( ) }] + ( / ) ][1 + (1 ( / ) )]( / 0) 模型中考慮到了物體非線性，但還不夠全面。因力屬于低應(yīng)變速率力學(xué)行為，在這種情況下冰不粘性效應(yīng)。表示的是冰試樣在低速加載荷中理想變形過程卸載后可以完全恢復(fù)。u1——瞬態(tài)蠕變。u3——長時間才能恢復(fù)。u4——永久粘性變形。其中
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本文編號：2884797