大孔徑下沉式雙扉門作為一類新型閘門,因其在關(guān)門擋水時(shí)處于懸停狀態(tài)的特殊布置方案,可能造成關(guān)門時(shí)閘門在豎直方向變形過(guò)大而引起節(jié)間漏水以及因振動(dòng)而失穩(wěn)破壞。為選出受力最合理的閘門布置方案并了解其振動(dòng)特性,運(yùn)用材料力學(xué)基本理論計(jì)算方法,對(duì)下扉門3種擋水類型進(jìn)行計(jì)算分析,并采用有限元分析軟件ANSYS,考慮流固耦合作用,對(duì)下扉門及雙扉門進(jìn)行自振特性分析。研究結(jié)果表明:閘門采用全封閉,內(nèi)部空腔注水,且閘門門底承受內(nèi)河側(cè)水壓力的布置方案最為合理;所選方案閘門自振頻率較低,流固耦合作用下閘門的自振頻率降低明顯,有引發(fā)共振失穩(wěn)破壞的風(fēng)險(xiǎn),應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況對(duì)閘門進(jìn)行加固。該研究可為類似閘門的布置及后續(xù)加固措施提供參考。 

【文章來(lái)源】：中國(guó)港灣建設(shè). 2020,40(11)

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【部分圖文】：

大孔徑下沉式雙扉門布置圖

在進(jìn)行閘門布置方案選取時(shí)，主要考慮在關(guān)門擋水的各個(gè)工況下，閘門在各方向上所受合力都能最小，以減小閘門的整體變形，達(dá)到最好的止水效果。在進(jìn)行閘門自振特性研究時(shí)，利用大型有限元分析軟件ANSYS進(jìn)行模擬，閘門面板、隔板及主梁腹板采用Shell181單元模擬，各次梁采用Beam189單元模擬。下扉門有限元模型共包含77 583個(gè)節(jié)點(diǎn)，82 058個(gè)單元，坐標(biāo)系選用笛卡爾總體坐標(biāo)系，以Z方向?yàn)樨Q直方向，Y方向?yàn)樗鞣较騕7]。閘門結(jié)構(gòu)采用Q345鋼，其彈性模量為2.06×1011 Pa，泊松比為ν=0.3，重力加速度為9.8 m/s2。下扉門有限元模型如圖2所示。1.2 擋水工況及邊界條件

由于下沉式雙扉鋼閘門是一種新型閘門，其擋水模式雖與上提式雙扉門相似，但其在擋水時(shí)受力情況卻與上提式雙扉門大有不同，因此有必要對(duì)下沉式雙扉鋼閘門的布置方案選取進(jìn)行分析。此處擬定2種閘門布置方案，每種方案分別分析3種擋水類型。布置方案為：方案一：閘門右側(cè)承受外河側(cè)水壓，左側(cè)承受內(nèi)河側(cè)水壓（圖1）；方案二：閘門左側(cè)承受外河側(cè)水壓，右側(cè)承受內(nèi)河側(cè)水壓。3種擋水類型為：類型一：下扉門整體為封閉體，通過(guò)充水改變閘門自重；類型二：下扉門右側(cè)開孔，內(nèi)部空間與外河（內(nèi)河）側(cè)相連；類型三：下扉門左側(cè)開孔，內(nèi)部空間與內(nèi)河（外河）側(cè)相連。具體類型見圖3。分析時(shí)，此處只分析最大水位差的正反向校核工況，所以總共需分析12種擋水模式。在對(duì)布置方案選取分析時(shí)，應(yīng)考慮其在各個(gè)方向上的受力情況，且應(yīng)使在每個(gè)方向閘門受力盡量小。綜上所述兩種布置方案的12種擋水模式，無(wú)論上下扉門左右布置順序如何，在每一種擋水模式中，下扉門在水平方向上所受合力都是一樣的。因此在布置方案選取時(shí)，主要考慮在關(guān)門擋水時(shí)，閘門在豎直方向上所受合力最小或者接近于0，以達(dá)到更好的節(jié)間止水效果及最合理的受力分布。豎直方向合力計(jì)算公式為：

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]弧形閘門流激振動(dòng)功率譜設(shè)計(jì)及時(shí)域反演[J]. 李斯,吳思遠(yuǎn),王正中.  人民黃河. 2019(06)
[2]沖沙洞工作閘門靜力及地震時(shí)程分析[J]. 李云龍,顧曉峰,胡友安.  江蘇水利. 2019(05)
[3]弧形閘門的模態(tài)特征及地震時(shí)程分析[J]. 李云龍,顧曉峰,胡友安.  中國(guó)港灣建設(shè). 2019(03)
[4]大跨度特型閘門流激振動(dòng)及控振措施研究[J]. 嚴(yán)根華.  水利與建筑工程學(xué)報(bào). 2018(05)
[5]水工弧形空腔閘門動(dòng)力特性數(shù)值分析[J]. 韓彰,蘇懷智,陳健,楊光.  水利水運(yùn)工程學(xué)報(bào). 2018(02)
[6]基于ANSYS的護(hù)鏡門振動(dòng)特性分析[J]. 盛韜楨,胡友安,厲丹丹.  水資源與水工程學(xué)報(bào). 2018(02)
[7]基于ANSYS的流固耦合弧形閘門振動(dòng)特性研究[J]. 李桑軍,秦戰(zhàn)生.  水力發(fā)電. 2018(01)
[8]水利水電工程鋼閘門振動(dòng)分析與評(píng)價(jià)[J]. 李炳源,王小峰.  科技資訊. 2017(33)
[9]新型水閘在水利工程中的應(yīng)用研究[J]. 梁煒,張小林.  城市建設(shè)理論研究(電子版). 2017(22)
[10]平面鋼閘門流激振動(dòng)數(shù)值模擬與優(yōu)化設(shè)計(jì)[J]. 袁寶珺.  水利規(guī)劃與設(shè)計(jì). 2017(06)



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