撐臥式平板鋼閘門靜動力特性研究與優(yōu)化設(shè)計.pdf

1、在水利水電工程中，平面鋼閘門是應(yīng)用最早、最廣泛的閘門型式之一。因其結(jié)構(gòu)簡單，制造、安裝、維修方便，有互換性等優(yōu)點，而廣泛應(yīng)用于水利水電工程的泄水系統(tǒng)、引水發(fā)電系統(tǒng)、灌溉系統(tǒng)、航運系統(tǒng)等。 撐臥式平板鋼閘門是一種新型的閘門形式，它借助于閘門后被油缸施加到支撐桁架的推力而撐起，起到攔河蓄水的作用，閘門在開啟時是通過油缸減小推力，桁架沿著設(shè)計好的軌道向下游滑動，在一制動裝置的作用下，閘門逐漸傾斜泄水得以實現(xiàn)。整套系統(tǒng)主要有閘門梁系、閘

2、門支鉸、支撐桁架、滑動軌道、制動裝置、上支鉸、下支鉸及止水構(gòu)成。閘門由鋼面板，型鋼主架等構(gòu)成，門間以止水和連環(huán)扣件聯(lián)系，可以多門一聯(lián)，采用同時啟閉的要求。各閘門聯(lián)結(jié)處無需修建中墩，與普通鋼閘門比較，節(jié)省了部分工程造價，由于閘門支撐桁架的存在，該閘門在設(shè)計上允許超出規(guī)范中規(guī)定的應(yīng)變設(shè)計等要求，即可以允許較大的變形，因此可以節(jié)省鋼材的用量。現(xiàn)在撐臥式鋼閘門正處于探索階段，相關(guān)的設(shè)計規(guī)范還沒有出臺，其結(jié)構(gòu)計算等理論也還不太成熟。對于撐臥式鋼閘

3、門的研究，探索其結(jié)構(gòu)型式，對推動小水電事業(yè)的發(fā)展，具有重要的現(xiàn)實意義。 本文利用有限元分析軟件ANSYS基于APDL參數(shù)化設(shè)計語言的有限元技術(shù)對閘門進行了靜力分析和考慮流固耦合效應(yīng)的不同工況下的動力特性分析，并在此基礎(chǔ)上，利用ANSYS優(yōu)化模塊，建立了靜力優(yōu)化和動力優(yōu)化設(shè)計模型，并對一個典型例子進行了計算。算例表明，所建模型合理，流固耦合對此類閘門的影響很大，并且支撐桁架的尺寸和截面形式對閘門振動影響明顯。最終建立了以閘門體積為