高水頭弧形鋼閘門三維有限元分析.pdf

1、小灣底孔弧形工作閘門,是目前國(guó)內(nèi)外設(shè)計(jì)水頭最高、荷載最大的弧形工作閘門.小灣水電站是一個(gè)工程規(guī)模大、技術(shù)高的工程,按現(xiàn)行閘門設(shè)計(jì)規(guī)范設(shè)計(jì)出來(lái)的閘門,忽略了結(jié)構(gòu)的整體性及弧形鋼閘門的空間結(jié)構(gòu)特點(diǎn),閘門在一些地方設(shè)計(jì)可能過(guò)于保守,而在一些關(guān)鍵部位安全裕度或許又不夠,不能真實(shí)評(píng)價(jià)象小灣這種高水頭的弧形閘門的安全度,因?yàn)檫@種高水頭的弧形閘門剛度較大,結(jié)構(gòu)的節(jié)點(diǎn)效應(yīng)和空間效應(yīng)很強(qiáng).為了保障小灣底孔工作弧門的安全、可靠運(yùn)行,本文對(duì)設(shè)計(jì)單位所設(shè)計(jì)的弧

2、形閘門建立了空間結(jié)構(gòu)有限元仿真模型,進(jìn)行了空間結(jié)構(gòu)的應(yīng)力、變形有限元計(jì)算,從而為合理評(píng)價(jià)弧形閘門的工作性能和安全度提供了依據(jù).對(duì)于小灣底孔弧形閘門這樣的高水頭深孔弧形閘門,由于其支臂比較長(zhǎng),設(shè)計(jì)單位為了增加支臂的穩(wěn)定性和橫、豎向剛度,而在支臂間設(shè)置了橫向、豎向聯(lián)接系,但又考慮到增加聯(lián)接系,會(huì)耗費(fèi)大量的鋼材,增加投資,增加閘門的啟閉力,而且對(duì)閘門的焊接、運(yùn)輸、組裝帶來(lái)一定的不便,所以需要驗(yàn)證聯(lián)接系對(duì)整個(gè)閘門強(qiáng)度、剛度的影響.通過(guò)對(duì)比分析在

3、支臂間設(shè)置聯(lián)接系與不設(shè)置聯(lián)接系兩種計(jì)算結(jié)果,得出小灣底孔弧形閘門在支臂間設(shè)置聯(lián)接系的合理性和必要性.支鉸是弧形閘門的轉(zhuǎn)動(dòng)中樞,又是它的重要承載部件.弧門支鉸按其結(jié)構(gòu)型式分為:圓柱鉸、圓錐鉸和球鉸.由于圓柱鉸結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,其制造、安裝比較方便,所以設(shè)計(jì)中所選用的支鉸型式為圓柱鉸,本文用空間六面體八節(jié)點(diǎn)等參單元對(duì)支鉸進(jìn)行離散,并運(yùn)用三維薄層單元來(lái)模擬支鉸處只傳法向壓應(yīng)力,不傳法向拉應(yīng)力和切向應(yīng)力的特性,計(jì)算出支鉸的應(yīng)力、位移.從計(jì)算成果可以看出