星轮驱动旋转闸门振动特性及地震响应分析

星轮驱动旋转闸门作为一类新型闸门,结构布置形式较为特殊,应充分考虑其在运行过程中的振动安全性问题.运用有限元分析软件ANSYS建立星轮驱动旋转闸门的三维模型,考虑闸门与水体之间的流固耦合作用,采用附加质量法施加动水压力,先对关门过程中几个特殊角度下的闸门进行模态分析,再输入EI-CENTRO地震波,对闸门正常挡水和考虑地震作用两种工况进行动力时程分析.分析结果表明:闸门在闭门过程中,其自振频率逐渐增大,发生共振的可能性逐渐变小,但在开门通航和闭门挡水两种工况下闸门自振频率较低,有诱发共振的风险,在考虑地震作用的挡水工况下,闸门变形和应力均大幅增加.因此在对闸门进行振动安全性分析时有必要考虑脉动水流和地震作用的影响.

大孔径下沉式双扉门方案布置及自振特性研究

大孔径下沉式双扉门作为一类新型闸门,因其在关门挡水时处于悬停状态的特殊布置方案,可能造成关门时闸门在竖直方向变形过大而引起节间漏水以及因振动而失稳破坏。为选出受力最合理的闸门布置方案并了解其振动特性,运用材料力学基本理论计算方法,对下扉门3种挡水类型进行计算分析,并采用有限元分析软件ANSYS,考虑流固耦合作用,对下扉门及双扉门进行自振特性分析。研究结果表明:闸门采用全封闭,内部空腔注水,且闸门门底承受内河侧水压力的布置方案最为合理;所选方案闸门自振频率较低,流固耦合作用下闸门的自振频率降低明显,有引发共振失稳破坏的风险,应根据实际情况对闸门进行加固。该研究可为类似闸门的布置及后续加固措施提供参考。

三角闸门顶枢结构计算分析

门枢作为主要承重与支撑部件,在闸门运转中起重要作用。以引江济淮工程的三角闸门为例,基于Workbench对顶枢进行非线性有限元分析,并与材料力学理论计算结果进行对比。结果表明:理论计算因无法兼顾结构整体相互协调性与部件间的非线性接触行为而高于有限元结果,凸显出理论计算适合于偏安全的顶枢结构设计,有限元方法对其在工程实际中的运用更具指导意义,为生产实际中理论计算与有限元方法的选择提供了参考依据。

下卧式弧形闸门启闭力计算及自振特性研究

下卧式弧形闸门作为一类新型闸门,其支臂形式、启闭情况及挡水时约束方式均与传统的弧形闸门有较大差异,为选出合适的启闭机类型,研究了其在运行过程中的最大启闭力及所处位置。此外,考虑到闸门约束的差异性,闸门在挡水运行过程中可能出现共振失稳破坏,采用有限元分析软件ANSYS建立闸门有限元模型,并利用模态分析模块,考虑流固耦合的作用,对闸门进行自振特性分析。研究结果表明:闸门运行至挡水位置时,启闭力达到最大值1472 kN;自振频率随着水头的增大而减小,致使诱发共振的风险增大,但基频均在脉动水流优势集中区外,正常情况下诱发共振的风险不大。

大跨度旋转扇形门在吴淞江工程上的应用

以吴淞江整治工程某高等级航道大孔径闸工作门作为研究对象,调查并总结已建大跨度闸门的运转特性及各自特点,提出了一种新型的大跨度扇形旋转门设计方案,从技术上及经济上对各门型进行门型比选,最终选定大跨径扇形旋转门方案。结合工程实际需求及设计工况对大跨径扇形旋转门的设计进行了介绍,为类似工程闸门选型及设计研究提供借鉴。