湘潭水利工程閘門隨著高壩大流量水電站的,閘門設(shè)計(jì)水頭越來越高,如小浪底工程水頭122m排沙洞弧型閘門[1]、工程水頭85m深孔弧門[2~3]、天生橋水電站水頭120m放空洞工作弧門[4]、二灘道水頭80m中孔弧門[5]等。高水頭作用下,對(duì)弧型閘門的止水及充壓提出更高的要求。本文結(jié)合水電站沖砂閘(孔口尺寸為3m×3m,設(shè)計(jì)水頭99m),探討高水頭弧型閘門伸縮式水封充壓的設(shè)計(jì),為設(shè)計(jì)出合理的高水頭弧門伸縮式水封充壓提供了有益的參考。1止水的選取弧型閘門的止水結(jié)構(gòu)型式主要有止水、偏心鉸壓緊式止水、伸縮式止水3種,其中種用于較低水頭弧門,后兩種用于較高水頭弧門[6]。如小浪底水電廠的排沙洞、孔板洞的深孔弧門采用偏心鉸壓緊式止水[7],二灘水電站中孔工作弧門采用液壓伸縮式止水[8]。目前,國內(nèi)高水頭弧型工作閘門的止水大多采用預(yù)壓縮止水、突擴(kuò)跌坎門槽充壓伸縮式止水和突擴(kuò)跌坎門槽偏心鉸壓緊式止水。偏心鉸壓緊式止水利用閘隨著水利水電事業(yè)的迅速發(fā)展和工業(yè)生產(chǎn)水平的日益,水工鋼閘門的規(guī)模越來越大,新型結(jié)構(gòu)不斷涌現(xiàn)。由于弧形閘門具有封閉的孔口面積大、閘墩高度小、過水條件、啟閉迅速、埋件少等優(yōu)點(diǎn),因此國內(nèi)外都將弧形鋼閘門作為控制的主要門型。但是,弧形鋼閘門在其應(yīng)用歷史中出現(xiàn)了不少事故。調(diào)查發(fā)現(xiàn),各類閘門事故都是因支臂失穩(wěn)引起的,而終原因在于設(shè)計(jì)中存在的問題。目前,設(shè)計(jì)水工鋼閘門主要還是采用的設(shè)計(jì)。而且按照設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)出的結(jié)構(gòu)整體應(yīng)力分布不均、較保守、系數(shù)偏大,致使工程,造成不必要的浪費(fèi),因而有必要對(duì)閘門進(jìn)行設(shè)計(jì)。我國自20世紀(jì)中期以來,從數(shù)學(xué)模型、以及工程應(yīng)用的實(shí)用性等角度,對(duì)水工弧形鋼閘門設(shè)計(jì)進(jìn)行了比較深入的探討和研究。至目前為止,利用結(jié)構(gòu)拓?fù)淅碚撛O(shè)計(jì)水利工程結(jié)構(gòu)的研究成果中尚無比較的報(bào)道。本文根據(jù)結(jié)構(gòu)有限元分析和拓?fù)涞南嚓P(guān)理論,利用成熟的有限元HyperWorks的拓
隨著水電事業(yè)的發(fā)展和高壩大庫的涌現(xiàn) ,閘門尺寸和作用水頭均不斷 .閘門的工作水頭越高 ,高速水流的水力學(xué)問題越多 ;閘門孔口面積越大 ,金屬結(jié)構(gòu)的力學(xué)問題及加工工藝問題越突出 ;閘門承受的總水壓力越大 ,啟閉設(shè)備的鑄造、鍛造、加工越困難 .工作水頭、孔口面積與總水壓力這三項(xiàng)指標(biāo)是反映閘門水平的主要指標(biāo)[1] .巴西伊泰普深孔定輪平板門導(dǎo)流底孔閘門工作水頭 140ｍ ,孔口面積達(dá)147.4ｍ2 ,總水壓力達(dá) 199.81ＭＮ .法國謝爾邦松的履帶式深孔平板門 ,工作水頭達(dá) 12 6ｍ ,面積達(dá) 6 8.2ｍ2 ,總水壓力達(dá) 84 .30ＭＮ ;大深孔平板門工作水頭 110ｍ ,孔口面積 78.8ｍ2 ,總水壓力 6 6 .10ＭＮ ;大深孔弧形門工作水頭達(dá) 136ｍ ,孔口面積 156 .2ｍ2 ,總水壓力 93.4 7ＭＮ .我國劉家峽導(dǎo)流定輪深孔平板門
弧形鋼閘門在水利及水電工程中應(yīng)用非常廣泛。在其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算中多采用結(jié)構(gòu)力學(xué)，其主要部件采用桿件、剛架、梁等平面及板殼模型進(jìn)行計(jì)算，這種存在的主要問題是不能正確地反映鋼閘門空間受力的實(shí)際情況。為了準(zhǔn)確反映鋼閘門空間受力情況，采用空間有限元法計(jì)算不失為一種有效的。但有限元計(jì)算涉及到板(殼)、剛架、梁、柱等多種空間結(jié)構(gòu)形態(tài)以及復(fù)雜的單元選擇、網(wǎng)格剖分和連接等問題，在實(shí)踐中遇到很多困難。因此，對(duì)弧形鋼閘門進(jìn)行空間有限元法計(jì)算分析的建模研究，探討鋼閘門各部件單元形態(tài)的選擇及連接顯得十分重要。本文和研究了用空間有限元計(jì)算弧形鋼閘門結(jié)構(gòu)的建模，討論了鋼閘門各部件單元形態(tài)的選擇及連接處理的具體措施；探討了人型弧形鋼閘門合理的結(jié)構(gòu)布置原則及結(jié)構(gòu)力學(xué)計(jì)算模型，為弧形閘門的設(shè)計(jì)開辟了新的途徑； 以喜河水電站弧形鋼閘門為例，利用大型有限元ADINA建立模型，計(jì)算分析了弧形閘門各主要構(gòu)件的應(yīng)力分布規(guī)律和位移分、沉述水口船閘是水口水電站樞紐工程主要建筑物之一,位于右岸,采用500t級(jí)一線船閘和一線500t級(jí)垂直升船機(jī)。遠(yuǎn)景年貨運(yùn)量400萬t,木竹過壩量200～250萬m'。船閘按新ly級(jí)航道設(shè)計(jì),2x500t級(jí),船隊(duì)的尺寸為109X10.SX.1.6m。閘室有效尺寸為135x12x3m,_（長x寬二檻上水探）。水口船閘上、下游設(shè)計(jì)水位差57.36m,共分,單級(jí)大水頭為41.7m。各級(jí)水頭為:一閘充水,25.87m,二閘充水41.74m,三閘充水31.49m,三閘泄水15.62m。船閘全長1198。、。一、二、三閘首工作閘門為下沉式平面懸臂定輪閘門,用液壓啟36閉機(jī)操作。四閘首工作閘門屬主橫梁式雙廚平面人宇閘門,液壓啟閉。人字門具有啟閉靈活,。速度快,簡單可靠等優(yōu)點(diǎn),但對(duì)安裝要求精度高。見圖1、圖2及特性表:二、安裝介紹人字閘門沿高度共分7節(jié)制造,重單元為9.gi。閘門及門槽由夾江水工機(jī)械廠制造。華田公司
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