弧形鋼閘門空間框架的動力穩(wěn)定性分析.pdf

1、弧形鋼閘門是水工建筑物中運用最廣泛的門型之一。但閘門在啟閉過程或局部開啟時，甚至在關(guān)閉擋水時，常常產(chǎn)生振動，振動有時會達到相當(dāng)嚴(yán)重的地步，從而可能引起閘門的動力破壞或某些構(gòu)件的動力失穩(wěn)。因此，弧形閘門的動力問題一直屬于閘門設(shè)計和運行過程中一個需要解決的重要問題。 弧形鋼閘門的失事往往是由于支臂在動力荷載作用下喪失穩(wěn)定所致。實測結(jié)果表明，將柱(支臂)按兩端鉸接壓桿計算得到的自振頻率值，與實測頻率值很接近。因此將弧門柱視為處于空氣中

2、的兩端鉸接壓桿，在縱向干擾力(由弧門門葉和主梁傳來的動水壓力)作用下進行動力穩(wěn)定分析，基本能反映弧門柱的主要工作特性。本文在對平面剛架穩(wěn)定性分析的基礎(chǔ)上，根據(jù)弧門主框架柱的柱端約束條件，把水體對閘門面板的作用力簡化為一個周期性變化的簡諧荷載，根據(jù)彈性體系動力穩(wěn)定理論，分析了兩端鉸接斜桿在周期性變化的簡諧荷載作用下的動力穩(wěn)定性，找出影響因素與其動力特性的關(guān)系。經(jīng)過計算和分析，得出了一些有價值的結(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振動和破壞的原因，總結(jié)了閘門振動的類型和特點，指出在閘門的設(shè)計過程中應(yīng)對閘門的動力特性進行優(yōu)化，以使其避開水流脈動主頻率，從而避免閘門的強烈振動。 (2)通過對弧門動力特性的分析，得出弧門整體尺度大小和各個構(gòu)件的剛度是影響閘門基本自振頻率的兩個重要因素。支臂的剛度增大，將會提高弧門的自振頻率，這對提高弧門的整體穩(wěn)定性是有利的。 (3)對弧形鋼閘門進行了靜力穩(wěn)定和動力穩(wěn)定的分析，得出了支臂在周期性荷載

4、作用下的動力不穩(wěn)定區(qū)域，在動力不穩(wěn)定區(qū)域內(nèi)，支臂將發(fā)生參數(shù)共振，導(dǎo)致支臂動力失穩(wěn)從而引起弧門的破壞。 (4)當(dāng)考慮阻尼時對支臂進行的動力穩(wěn)定性分析表明：阻尼將使支臂的動力不穩(wěn)定區(qū)域有所減小，激發(fā)系數(shù)μmin增大，對桿件的振動起有利作用，但這種影響很小；應(yīng)采取措施提高弧門的結(jié)構(gòu)阻尼比，降低弧門的負(fù)阻尼。 (5)把橫梁對支臂的約束看成是彈性約束時對支臂進行的動力穩(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)的動力