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,是目前國內外設計水頭最高、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、技術高的工程,按現行閘門設計規(guī)范設計出來的閘門,忽略了結構的整體性及弧形鋼閘門的空間結構特點,閘門在一些地方設計可能過于保守,而在一些關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,結構的節(jié)點效應和空間效應很強.為了保障小灣底孔工作弧門的安全、可靠運行,本文對設計單位所設計的弧

2、形閘門建立了空間結構有限元仿真模型,進行了空間結構的應力、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.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,而在支臂間設置了橫向、豎向聯(lián)接系,但又考慮到增加聯(lián)接系,會耗費大量的鋼材,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)接系對整個閘門強度、剛度的影響.通過對比分析在

3、支臂間設置聯(lián)接系與不設置聯(lián)接系兩種計算結果,得出小灣底孔弧形閘門在支臂間設置聯(lián)接系的合理性和必要性.支鉸是弧形閘門的轉動中樞,又是它的重要承載部件.弧門支鉸按其結構型式分為:圓柱鉸、圓錐鉸和球鉸.由于圓柱鉸結構簡單,其制造、安裝比較方便,所以設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行離散,并運用三維薄層單元來模擬支鉸處只傳法向壓應力,不傳法向拉應力和切向應力的特性,計算出支鉸的應力、位移.從計算成果可以看出