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《高水頭弧形閘門的自振特性研究》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、ｄｏｉ：１０３９６９／ｊｉｓｓｎ１００１９２３５２０１４０４０２１２０１４年第４期·ＰＥＡＲＬＲＩＶＥＲ人民珠江高水頭弧形閘門的自振特性研究尚憲鋒，李緒芳（山東省萊蕪市雪野水庫管理處，山東萊蕪２７１１９９）摘要：以某水利樞紐工程高水頭弧形閘門為例，應(yīng)用ＡＮＳＹＳ軟件對閘門在不同開度情況下干濕模態(tài)特征進(jìn)行了計(jì)算分析，為設(shè)計(jì)方案的提供了依據(jù)，同時(shí)也對同類閘門的設(shè)計(jì)提供了參考。關(guān)鍵詞：弧形閘門；干模態(tài)；濕模態(tài)；自振頻率＋中圖分類號：ＴＶ６３３．２文獻(xiàn)標(biāo)識碼：Ｂ文章編號：１００１９２３５（２０１４）０４００６３０３０前言１閘門陣型分析弧形閘門因其沒有門槽、啟閉力小
2、和操作運(yùn)行方便等特水工弧形閘門本身是一個(gè)復(fù)雜的空間結(jié)構(gòu)，一般由面點(diǎn)，被廣泛地應(yīng)用于水利工程中。隨著高壩建設(shè)的發(fā)展，弧板、梁格及支臂構(gòu)成。閘門系統(tǒng)由啟閉桿（包括油缸）、支臂形閘門的工作水頭不斷提高，閘門的尺寸也日趨加大。當(dāng)閘及面板梁格系統(tǒng)三大部件組成，三大部件的剛度比為：Ｉ桿＜門關(guān)閉擋水時(shí)，閘門的設(shè)計(jì)一般都滿足靜力要求，然而閘門Ｉ支臂＜Ｉ面板?；⌒伍l門雖然是比較復(fù)雜的空間結(jié)構(gòu)，但是它的在局部開啟運(yùn)行時(shí)，在動(dòng)水作用下發(fā)生強(qiáng)烈振動(dòng)的情況時(shí)有前幾階振型可明顯地區(qū)別為：①啟閉桿低階彎曲自振；②以發(fā)生。振動(dòng)給人們帶來噪音和不安全感，甚至引起閘門動(dòng)力啟閉桿（或纜）為主要彈性元件，近似以閘門
3、為剛性元件繞支失穩(wěn)，帶來嚴(yán)重的損失。結(jié)合某水利樞紐工程，應(yīng)用ＡＮＳＹＳ鉸的旋轉(zhuǎn)振動(dòng)，即切向振動(dòng)；③有側(cè)移的框架振動(dòng)，即側(cè)向振軟件對其弧形閘門的動(dòng)力特性進(jìn)行了研究，為設(shè)計(jì)方案的提動(dòng)；④以支臂及主橫梁為主要彈性元件的無側(cè)移振動(dòng)，即徑供了依據(jù)，同時(shí)也對同類閘門的設(shè)計(jì)提供了參考。該水利樞向振動(dòng)。紐工程在泄洪洞出口閘室設(shè)一扇弧形工作閘門，孔口尺寸２計(jì)算模型（寬×高）＝５ｍ×５５ｍ，設(shè)計(jì)水頭為８８ｍ，相應(yīng)設(shè)計(jì)泄量根據(jù)該弧形閘門的特點(diǎn)，為真實(shí)反映閘門結(jié)構(gòu)的工作和３６９９ｍ／ｓ，運(yùn)行工況為相對開度０２５、０５、０７５、１０，弧形閘受力狀態(tài)，對閘門結(jié)構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)的有限元剖分，面板、梁格
4、以門布置見圖１。及支臂用三維板殼單元，啟閉桿采用三維梁單元模擬，整個(gè)結(jié)構(gòu)共分為１９２２１個(gè)單元，１８４００個(gè)節(jié)點(diǎn)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)共有６個(gè)自由度，見圖２；水體區(qū)域共劃分４１０４個(gè)水體單元，４６９３個(gè)節(jié)點(diǎn)，見圖３。閘門兩側(cè)施加側(cè)向的位移約束；支鉸處施加沿垂直支鉸平面及徑向位移約束，不約束其旋轉(zhuǎn)；油缸鉸接點(diǎn)不約束其沿水流方向旋轉(zhuǎn)，其他５個(gè)自由度全部約束。圖１弧形閘門布置圖２弧形閘門有限單元網(wǎng)格收稿日期：２０１４０１０４作者簡介：尚憲鋒，男，山東萊蕪人，主要從事水利工程建設(shè)和管理工作。６３表２閘門振動(dòng)干、濕模態(tài)特征（閘門開度ｅ／ｈ＝０５）Ｈｚ階次干模態(tài)干模態(tài)振型特征濕模態(tài)濕模態(tài)振型特
5、征１３６３０啟閉桿沿水流方向一階振動(dòng)３６３０啟閉桿沿水流方向一階振動(dòng)２１２９０４啟閉桿垂直水流方向一階振動(dòng)１２９０４啟閉桿垂直水流方向一階振動(dòng)閘門整體繞支鉸沿水流方向振閘門整體繞支鉸沿水流方向振動(dòng)，動(dòng)，兩支臂同向振動(dòng)，支臂中部３２１０９８兩支臂同向振動(dòng)，支臂中部振幅最２０８５６振幅最大，啟閉桿沿水流方向大，啟閉桿沿水流方向二階振動(dòng)二階振動(dòng)４２８０４５兩支臂側(cè)向同相振動(dòng)２７７９８兩支臂側(cè)向同相振動(dòng)５２９５３７啟閉桿沿水流方向二階振動(dòng)２９５３５啟閉桿沿水流方向二階振動(dòng)６３１５９１啟閉桿垂直水流方向二階振動(dòng)３１５９１啟閉桿垂直水流方向二階振動(dòng)閘門整體沿水流方
6、向振動(dòng)，兩支臂閘門整體沿水流方向振動(dòng)，兩７３５７８２同向振動(dòng)，支臂上部振幅較大，啟閉３１６９２支臂同向振動(dòng)，支臂上部振幅桿軸向拉伸較大，啟閉桿軸向拉伸８３９７２８兩支臂扭轉(zhuǎn)振動(dòng)３９５７９兩支臂扭轉(zhuǎn)振動(dòng)圖３水體單元網(wǎng)格９５７８２８閘門整體在徑向拉伸振動(dòng)４２１４７閘門整體在徑向拉伸振動(dòng)１０６００１２兩支臂側(cè)向同相二階振動(dòng)５４２２０兩支臂側(cè)向同相二階振動(dòng)３模態(tài)分析３１自振頻率計(jì)算表３閘門振動(dòng)干、濕模態(tài)特征（閘門開度ｅ／ｈ＝０７５）Ｈｚ弧形閘門在水流作用下會(huì)發(fā)生振動(dòng)，作用于閘門上游面階次干模態(tài)干模態(tài)振型特征濕模態(tài)濕模態(tài)振型特征的流體將參與其運(yùn)動(dòng)，這種結(jié)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)作用
7、于流體，又反過１５０７８啟閉桿沿水流方向一階振動(dòng)５０７８啟閉桿沿水流方向一階振動(dòng)來影響結(jié)構(gòu)動(dòng)特性的現(xiàn)象將以彈性力、阻尼力、慣性力施加２１５４０４啟閉桿垂直水流方向一階振動(dòng)１５４０４啟閉桿垂直水流方向一階振動(dòng)于結(jié)構(gòu)的方式表現(xiàn)出來。因此閘門在空氣中的自振頻率（干閘門整體繞支鉸沿水流方向振動(dòng)，閘門整體繞支鉸沿水流方向振模態(tài)）與考慮流固耦合效應(yīng)的自振頻率（濕模態(tài)）模態(tài)特征３２３１６９兩支臂同向振動(dòng)，支臂中部振幅最２３０１８動(dòng)，兩支臂同向振動(dòng)，支臂中部是不一致的。在相對開度０２５、０５、０７５、
