弧形鋼閘門(mén)空間框架的動(dòng)力穩(wěn)定性分析.pdf

1、弧形鋼閘門(mén)是水工建筑物中運(yùn)用最廣泛的門(mén)型之一。但閘門(mén)在啟閉過(guò)程或局部開(kāi)啟時(shí)，甚至在關(guān)閉擋水時(shí)，常常產(chǎn)生振動(dòng)，振動(dòng)有時(shí)會(huì)達(dá)到相當(dāng)嚴(yán)重的地步，從而可能引起閘門(mén)的動(dòng)力破壞或某些構(gòu)件的動(dòng)力失穩(wěn)。因此，弧形閘門(mén)的動(dòng)力問(wèn)題一直屬于閘門(mén)設(shè)計(jì)和運(yùn)行過(guò)程中一個(gè)需要解決的重要問(wèn)題。 弧形鋼閘門(mén)的失事往往是由于支臂在動(dòng)力荷載作用下喪失穩(wěn)定所致。實(shí)測(cè)結(jié)果表明，將柱(支臂)按兩端鉸接壓桿計(jì)算得到的自振頻率值，與實(shí)測(cè)頻率值很接近。因此將弧門(mén)柱視為處于空氣中

2、的兩端鉸接壓桿，在縱向干擾力(由弧門(mén)門(mén)葉和主梁傳來(lái)的動(dòng)水壓力)作用下進(jìn)行動(dòng)力穩(wěn)定分析，基本能反映弧門(mén)柱的主要工作特性。本文在對(duì)平面剛架穩(wěn)定性分析的基礎(chǔ)上，根據(jù)弧門(mén)主框架柱的柱端約束條件，把水體對(duì)閘門(mén)面板的作用力簡(jiǎn)化為一個(gè)周期性變化的簡(jiǎn)諧荷載，根據(jù)彈性體系動(dòng)力穩(wěn)定理論，分析了兩端鉸接斜桿在周期性變化的簡(jiǎn)諧荷載作用下的動(dòng)力穩(wěn)定性，找出影響因素與其動(dòng)力特性的關(guān)系。經(jīng)過(guò)計(jì)算和分析，得出了一些有價(jià)值的結(jié)論。本文的工作和得出的結(jié)論如下： (

3、1)分析了引起弧形閘門(mén)振動(dòng)和破壞的原因，總結(jié)了閘門(mén)振動(dòng)的類型和特點(diǎn)，指出在閘門(mén)的設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)對(duì)閘門(mén)的動(dòng)力特性進(jìn)行優(yōu)化，以使其避開(kāi)水流脈動(dòng)主頻率，從而避免閘門(mén)的強(qiáng)烈振動(dòng)。 (2)通過(guò)對(duì)弧門(mén)動(dòng)力特性的分析，得出弧門(mén)整體尺度大小和各個(gè)構(gòu)件的剛度是影響閘門(mén)基本自振頻率的兩個(gè)重要因素。支臂的剛度增大，將會(huì)提高弧門(mén)的自振頻率，這對(duì)提高弧門(mén)的整體穩(wěn)定性是有利的。 (3)對(duì)弧形鋼閘門(mén)進(jìn)行了靜力穩(wěn)定和動(dòng)力穩(wěn)定的分析，得出了支臂在周期性荷載

4、作用下的動(dòng)力不穩(wěn)定區(qū)域，在動(dòng)力不穩(wěn)定區(qū)域內(nèi)，支臂將發(fā)生參數(shù)共振，導(dǎo)致支臂動(dòng)力失穩(wěn)從而引起弧門(mén)的破壞。 (4)當(dāng)考慮阻尼時(shí)對(duì)支臂進(jìn)行的動(dòng)力穩(wěn)定性分析表明：阻尼將使支臂的動(dòng)力不穩(wěn)定區(qū)域有所減小，激發(fā)系數(shù)μmin增大，對(duì)桿件的振動(dòng)起有利作用，但這種影響很??；應(yīng)采取措施提高弧門(mén)的結(jié)構(gòu)阻尼比，降低弧門(mén)的負(fù)阻尼。 (5)把橫梁對(duì)支臂的約束看成是彈性約束時(shí)對(duì)支臂進(jìn)行的動(dòng)力穩(wěn)定分析表明：桿件的側(cè)向彈簧剛度愈大，不穩(wěn)定區(qū)域愈小，結(jié)構(gòu)的動(dòng)力