橋鞏水電站船閘人字閘門三維建模與有限元分析

采用空間三維實(shí)體有限元法,建立了船閘閘首結(jié)構(gòu)的仿真力學(xué)模型,利用有限元分析軟件對力學(xué)模型進(jìn)行有限元分析,得到了各階段的位移、內(nèi)力等力學(xué)指標(biāo),研究探討了船閘閘首及基礎(chǔ)在檢修工況下的變形和應(yīng)力規(guī)律,以了解船閘閘首和基礎(chǔ)在設(shè)計(jì)條件下的工作形態(tài),對船閘閘首的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供了依據(jù)。

水電站船閘人字閘門維修保養(yǎng)施工 摘要：人字門的維修保養(yǎng)對船閘閘室的運(yùn)行安全，和延長閘門 的使用壽命有著重要的意義，本文簡單介紹紅巖子水電站船閘人字 門維修保養(yǎng)的施工。 關(guān)鍵詞：人字門，維修保養(yǎng)，施工 abstract:therepairofthemitergateofthesafety operationofthelockchamber,andprolongtheservicelife ofthegatehasanimportantmeaning,thepapersimply introduceshongyansonhydropowerstationmitergate maintenanceconstruction. keywords:mitergate,maintenance,constructio

大型船閘人字閘門設(shè)計(jì) 長委設(shè)計(jì)院董國威吳小寧湯長書閆如義 1．人字閘門的主要特點(diǎn)和設(shè)計(jì)思路 人字閘門是通航船閘中的工作閘門，只要船閘通航，人字閘門就會(huì)在較短的時(shí)間 里關(guān)閉、開啟，結(jié)構(gòu)就將加載、卸載，在每次加載前和卸載后，人字閘門尚要承受扭 矩的作用，這種荷載的循環(huán)，每天至少有20至50次。就工程結(jié)構(gòu)疲勞而言，高周疲 勞要考慮的是大于10 5 次荷載循環(huán)之后的疲勞，低周疲勞考慮的則是在少于10 5 次塑 性應(yīng)變循環(huán)之后的疲勞。葛洲壩2號和3號船閘人字門運(yùn)行10年后，門葉結(jié)構(gòu)底部 五根主橫梁兩端的上、下翼緣與豎隔板上、下翼緣的連接處都先后出現(xiàn)裂紋。經(jīng)初步 分析，這種裂紋是由低周疲勞引起的，參考有關(guān)船體結(jié)構(gòu)腐蝕疲勞的研究，人字閘門 的設(shè)計(jì)者也已開始重視腐蝕疲勞的危害。 有人認(rèn)為，引起疲勞開裂的主要荷載是開關(guān)門過程中壅水，尤其是推趕淤積的泥 砂所引起的。根據(jù)有限元

船閘人字閘門運(yùn)行過程是同步變速運(yùn)行控制過程,如不采取同步變速運(yùn)行控制狀態(tài),很容易造成人字閘門、液壓機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)行不流暢不平穩(wěn)甚至導(dǎo)致兩側(cè)閘門碰撞等情況。

大型船閘人字閘門設(shè)計(jì)

以葛洲壩3#船閘為例,介紹了大型船閘人字閘門工作模態(tài)試驗(yàn)分析。經(jīng)比較分析工作模態(tài)測量(簡稱oma)技術(shù)特點(diǎn),選擇隨機(jī)子空間br識別方法,由人字門實(shí)際的載荷、邊界約束及有限元模態(tài)分析成果確定合理的試驗(yàn)方案。試驗(yàn)結(jié)果表明:扭翹變形是人字門運(yùn)行的基本振型,泥沙淤積等特殊載荷導(dǎo)致人字門在啟閉過程中產(chǎn)生非正常的扭翹變形并使部分背拉桿為零桿,由此引起的剪切應(yīng)變是引發(fā)疲勞裂紋的主要原因。

橋鞏水電站是廣西紅水河上第九個(gè)梯級電站,是一座以發(fā)電為主,兼有航運(yùn)、灌溉等綜合利用效益的水利樞紐。詳細(xì)介紹了船閘人字閘門的整體施工過程,為今后的船閘閘門安裝工程積累了經(jīng)驗(yàn)。

基于大型有限元分析軟件ansys,針對某大型浮箱式鋼閘門的工作特點(diǎn)和受力方式,研究了浮箱門結(jié)構(gòu)的三維有限元計(jì)算模型。通過不同工況的結(jié)構(gòu)仿真計(jì)算,詳細(xì)研究了浮箱門在各種控制情況下的變形和應(yīng)力變化規(guī)律,對閘門的強(qiáng)度和剛度進(jìn)行校核,并對閘門安全性進(jìn)行了評估。

利用三維有限元程序,對魚塘水電站溢洪道閘室進(jìn)行穩(wěn)定性、應(yīng)力及應(yīng)變的分析.根據(jù)閘室不同的運(yùn)行工況,計(jì)算并分析各個(gè)部位的應(yīng)力和應(yīng)變以及它們的變化趨勢;并運(yùn)用計(jì)算數(shù)據(jù)進(jìn)行基巖整體穩(wěn)定性的評價(jià),從而為整個(gè)結(jié)構(gòu)的安全評價(jià)及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供了依據(jù).

文中結(jié)合豐滿水電站工程設(shè)計(jì)中遇到的實(shí)際問題,以泄洪兼導(dǎo)流洞預(yù)應(yīng)力閘墩為研究對象,利用大型有限元軟件ansys,建立泄洪兼導(dǎo)流洞預(yù)應(yīng)力閘墩三維有限元計(jì)算模型.計(jì)算分析了預(yù)應(yīng)力閘墩在各種工況下的應(yīng)力分布規(guī)律,提出結(jié)構(gòu)受力的關(guān)鍵部位與受力特性.

思林水電站采用三維有限元方法對溢流表孔預(yù)應(yīng)力閘墩進(jìn)行整體空間應(yīng)力分析研究,得到了各種工況下閘墩應(yīng)力的分布規(guī)律。研究結(jié)果表明,該電站溢流表孔預(yù)應(yīng)力閘墩在各種工況荷載組合效應(yīng)下滿足設(shè)計(jì)要求。

某水電站溢流壩閘墩承受的荷載以及結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜,工作弧門推力達(dá)18009kn。為了準(zhǔn)確了解堰體、閘墩、錨塊在各典型運(yùn)行工況下應(yīng)力情況,采用三維有限元方法,對該水電站溢洪道控制段預(yù)應(yīng)力中墩進(jìn)行了整體空間應(yīng)力與變形分析,得到典型工況下結(jié)構(gòu)的整體位移、變形和結(jié)構(gòu)各重要部位的應(yīng)力分布規(guī)律。研究結(jié)果表明預(yù)應(yīng)力閘墩具有整體穩(wěn)定性,在各種荷載組合效應(yīng)下整個(gè)墩體的應(yīng)力和變形分布滿足設(shè)計(jì)要求,并根據(jù)計(jì)算成果評價(jià)了混凝土結(jié)構(gòu)的預(yù)應(yīng)力效果。

某水電站溢洪道閘墩錨塊承受荷載較大,弧門單個(gè)支鉸處最大水推力達(dá)到20543kn.為了準(zhǔn)確了解閘墩、錨塊等結(jié)構(gòu)在完建和運(yùn)行各典型工況下的應(yīng)力分布狀態(tài),采用通用的三維有限元程序,對新型的空腔式預(yù)應(yīng)力閘墩進(jìn)行分析,得到典型工況下結(jié)構(gòu)的整體位移和應(yīng)力分布規(guī)律.研究結(jié)果表明預(yù)應(yīng)力閘墩既有整體穩(wěn)定性,各項(xiàng)荷載組合條件下錨塊局部應(yīng)力集中部位也能基本滿足設(shè)計(jì)要求,并據(jù)此評價(jià)了新型結(jié)構(gòu)的預(yù)應(yīng)力效果.

采用大型有限元通用分析軟件——ansys程序?qū)δ抽l室左邊墩在完建工況下進(jìn)行三維有限元分析,得出位移和應(yīng)力分布規(guī)律,驗(yàn)證了設(shè)計(jì)方案的可行性,為該閘室的設(shè)計(jì)和復(fù)核提供依據(jù),為進(jìn)一步優(yōu)化牛腿的布置與配筋提供條件。

為了驗(yàn)證溢洪道閘室結(jié)構(gòu)在正常運(yùn)行期的安全性與合理性,本文運(yùn)用三維有限元方法,對閘室結(jié)構(gòu)的位移、應(yīng)力、抗滑穩(wěn)定等情況進(jìn)行了計(jì)算分析。計(jì)算結(jié)果表明:閘室的位移、應(yīng)力、抗滑穩(wěn)定等情況均滿足相關(guān)要求,閘室結(jié)構(gòu)安全、體型合理。

通過對京杭運(yùn)河泗陽二線船閘上、下閘首人字門增設(shè)浮箱前后在啟閉過程中，閘門ａ、ｂ桿的應(yīng)力變化、液壓啟閉機(jī)啟閉力及閘門跳動(dòng)量的觀測與研究，對人字門的設(shè)計(jì)、大修改造、安裝調(diào)試及驗(yàn)收規(guī)范的修改等方面提出了幾，或看法與建議。

水口水電站三級船閘四閘首人字閘門的安裝是全工程金屬結(jié)構(gòu)安裝中難度比較大,要求比較高的一項(xiàng)。在4～5個(gè)月中安裝好一扇大型人字門速度還是比較快的,根據(jù)充水試驗(yàn)檢查,支承裝置配合及水封密封,閘門開關(guān)平穩(wěn)等,安裝質(zhì)量良好?，F(xiàn)根據(jù)個(gè)人在監(jiān)理工作中的體會(huì),對人字門的安裝作一簡介,供參考。

人字閘門工作時(shí)，兩扇門葉構(gòu)成三鉸拱以承受水壓力；水道開放時(shí)，兩扇門葉位于邊壁的門龕內(nèi)，不承受水壓力，處在非工作狀態(tài)。人 字閘門一般只能承受單向水壓力，而且只能在上、下游水位相等，靜水狀況下操作運(yùn)行，最常用于通航河道的船閘，作為工作閘門布置 在上、下閘首。 人字閘門圖冊 人字閘門的門葉可以作成平面形和圓拱形兩種（圖1）。圓拱形的門葉主拱肋僅受軸向壓力，用料較省，但剛度差，且門龕較深，應(yīng) 用不普遍。通常多用平面形門葉。平面形門葉常用橫梁式（圖2a），僅在跨度特大的寬扁形水道孔口才用豎梁式（圖2b）。人字閘門左 右兩扇門葉的兩個(gè)側(cè)端部位均設(shè)有豎直的門軸柱和接縫柱。門軸柱頂部和底端設(shè)有供旋轉(zhuǎn)支承的門樞，沿豎直側(cè)端有支承裝置。兩扇門 葉上端一般都設(shè)有人行便橋。門葉的左右及下側(cè)均設(shè)有止水裝置，接縫柱也起止水作用。人字閘門關(guān)閉時(shí)，門葉和閘墻的夾角一般不大 于70°。中、小型人字閘門有的

由于現(xiàn)在工程當(dāng)中船閘的人字閘門門葉的重心與其剪切力中心不重合,由于一方面門葉自身重量(包括淤泥重量)所產(chǎn)生的扭矩很大,另一方面由于船閘在開(關(guān))門運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下,上游的殘余水頭壓力及壅水等工況會(huì)產(chǎn)生較大的的水阻力,而水阻力便會(huì)形成對閘門的較大的扭矩,再加上風(fēng)載造成的扭矩。由于以上各不利工況的存在,使得門葉會(huì)產(chǎn)生整體扭曲變形過大,甚至影響正常使用。

結(jié)合萬年閘船閘人字閘門維修,分析問題原因,探討船閘人字閘門運(yùn)轉(zhuǎn)件中易磨損件材料的選擇,闡述對國內(nèi)自潤滑材料的認(rèn)識。

砂卵石層級配不均,透水性強(qiáng),厚度變化較大,且河床中往往有砂層夾層分布,在這種地基上修建閘壩有必要進(jìn)行滲流穩(wěn)定與結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的安全性分析。以壩址覆蓋層為砂卵石層的打鼓灘水電站為例,采用d-p非線性本構(gòu)模型,進(jìn)行三維有限元數(shù)值模擬計(jì)算,重點(diǎn)研究了河床覆蓋層上閘室與閘基在各典型工況下的應(yīng)力及變形。計(jì)算得出,閘室變形量和不同壩段間的位移差較小,滿足規(guī)范要求;閘室結(jié)構(gòu)應(yīng)力大部分表現(xiàn)為壓應(yīng)力,只在局部存在應(yīng)力集中現(xiàn)象,但應(yīng)力值在規(guī)范允許范圍內(nèi),地基承載力和地基沉降也滿足規(guī)范要求。

人字閘門圖