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,是目前國內(nèi)外設(shè)計水頭最高、荷載最大的弧形工作閘門.小灣水電站是一個工程規(guī)模大、技術(shù)高的工程,按現(xiàn)行閘門設(shè)計規(guī)范設(shè)計出來的閘門,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,閘門在一些地方設(shè)計可能過于保守,而在一些關(guān)鍵部位安全裕度或許又不夠,不能真實評價象小灣這種高水頭的弧形閘門的安全度,因為這種高水頭的弧形閘門剛度較大,結(jié)構(gòu)的節(jié)點效應(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,本文對設(shè)計單位所設(shè)計的弧

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、變形有限元計算,從而為合理評價弧形閘門的工作性能和安全度提供了依據(jù).對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,設(shè)計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,會耗費(fèi)大量的鋼材,增加投資,增加閘門的啟閉力,而且對閘門的焊接、運(yùn)輸、組裝帶來一定的不便,所以需要驗證聯(lián)接系對整個閘門強(qiáng)度、剛度的影響.通過對比分析在

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)簡單,其制造、安裝比較方便,所以設(shè)計中所選用的支鉸型式為圓柱鉸,本文用空間六面體八節(jié)點等參單元對支鉸進(jìn)行離散,并運(yùn)用三維薄層單元來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,計算出支鉸的應(yīng)力、位移.從計算成果可以看出