四川樂山閘門啟閉機型號規(guī)格批發(fā)生沉陷或不均勻沉陷,閘室或翼墻等下沉、傾斜,甚至引起結構斷裂而不能正常工作。為此,對閘門啟閉機閘室和翼墻等的結構形式、布置和基礎尺寸的設計,需與地基條件相適應,盡量使地基受力均勻,并控制地基承載力在允許范圍以內(nèi),必要時應對地基進行妥善處理。對結構的強度和剛度需考慮地基不均勻沉陷的影響,并盡量相鄰建筑物的不均勻沉陷。此外,對水閘的設計還要求做到結構簡單、經(jīng)濟合理、造形美觀、便于施工、,以及有利于綠化等。
閘門啟閉機閘址和閘檻高程的選擇 根據(jù)水閘所負擔的任務和運用要求,綜合考慮地形、 地質(zhì)、 水流、泥沙、施工、和其他方面等因素,經(jīng)過技術經(jīng)濟比較選定。閘址一般設于水流平順、 河床及岸坡、 地基密實、抗?jié)B性好、場地開闊的河段。閘門啟閉機閘檻高程的選定,應與過閘單寬流量相適應。在紐中,應根據(jù)樞紐工程的性質(zhì)及綜合利用要求,統(tǒng)一考慮水閘與樞紐其他建筑物的合理布置,確定閘址和閘檻高程。
力設計
四川樂山閘門啟閉機型號規(guī)格批發(fā)根據(jù)水閘運用和過閘水流形態(tài),按水力學公式計算過流能力,確定閘孔總凈寬度。結合閘下水位及河床地質(zhì)條件,選定消能。閘門啟閉機水閘多用,通過水力計算,確定消能的尺度和布置。估算判斷水閘投入運用后,由于閘上下游河床可能發(fā)生沖淤變化,引起上下游水位變動,從而對過水能力和消能防沖設施產(chǎn)生的不利影響。閘門啟閉機大型水閘的水力設計,應做驗證。防滲排水設計 根據(jù)閘上下游大水位差和地基條件,并參考工程實踐,確定地下輪廓線(即由防滲設施與不透水底板共同組成滲流區(qū)域的上部不透水邊界)布置,須沿地下輪廓線的滲流平均坡降和出逸坡降在允許范圍以內(nèi),并進行滲透水壓力和抗?jié)B性計算。在滲逸面上應鋪設反濾層和設置排水溝槽(或減壓井),盡快地、安全地將滲水排至下游。兩岸的防滲排水設計與閘基的基本相同。結構設計 根據(jù)運用要求和地質(zhì)條件,選定閘室結構和閘門形式,妥善布置閘室上部結構。分析作用于水閘上的荷載及其組合,進行閘室和翼墻等的抗滑計算、地基應力和沉陷計算,必要時,應結合地質(zhì)條件和結構特點研究確定方案。對組成水閘的各部建筑物(包括閘門),根據(jù)其工作特點,進行結構計算。
四川樂山閘門啟閉機型號規(guī)格批發(fā)弧形閘門因其啟門力小、操作方便等優(yōu)點,廣泛應用在水利工程中。在運行中,通過全部或局部開啟調(diào)節(jié)過閘流量,控制上游或水庫水位。但閘門局部開啟時,由于復雜的水流條件,動水壓力的計算仍比較困難。因此,本文采用數(shù)值模擬的,對不同開度下弧形閘門的動水壓力和結構特性進行計算和分析。本文采用單向流固耦合的,結合Realizable k-ε湍流模型和VOF,利用ANSYS、Fluent建立了流域和閘門三維模型,對不同開度下閘門進行數(shù)值模擬,了過閘流量和閘門變形、應力變化規(guī)律,通過與理論計算流量對比,驗證了數(shù)值模擬結果的準確性,如下主要結論:(1)泄流量數(shù)值模擬值與理論計算值誤差小于5%,驗證了數(shù)值計算的合理性和有效性。(2)弧形閘門的動水壓力隨開度的逐漸減小,大應力區(qū)發(fā)生了變化,應根據(jù)不同的工作進行設計和加固。(3)開啟瞬間是弧形閘門的危險工況,大變形發(fā)生在面板下部區(qū)格中心,向內(nèi)凹陷;大等效應力發(fā)生弧形鋼閘門由于構造特點而具有的獨特優(yōu)點,使其成為我國水工結構中廣泛采用的一種門型。由主梁和支臂組成的主框架是弧形鋼閘門面板-梁格-主梁-支臂-支鉸傳力結構的核心部分,它的合理布置是整個弧形鋼閘門結構安全性和經(jīng)濟性的主要決定因素。目前弧形鋼閘門結構的研究在弧門尺寸和附屬件方面了很多成果,如梁格尺寸方面、連接件數(shù)量和尺寸方面、弦桿數(shù)量和布置方面等。可是單純的尺寸并不是真正意義上的,由這種的設計結構并不是優(yōu)結構。要的結構,首先應當有的布置,即尺寸應該建立在結構布置的基礎上。但目前針對弧形鋼閘門結構布置的研究工作還較少,特別是弧門主框架布置方面所做的工作更少。平面體系計算是一種經(jīng)典的按結構力學和容許應力法進行分析和計算的弧形鋼閘門設計計算。本文以平面體系計算入手,依據(jù)鋼結構理論和《鋼結構設計規(guī)范》(GB50017-2003)建立了弧形弧形鋼閘門主框架是特定約束條件下的鋼框架,鋼框架性的研究是鋼結構研究領域中一個主要課題,尤其對現(xiàn)實具體工況下鋼框架結構性的研究有待進一步完善。現(xiàn)行SL74-95《水利水電工程鋼閘門設計規(guī)范》中弧形鋼閘門主框架的性是以計算長度系數(shù)法為基礎的,雖給出了弧形鋼閘門主框架柱計算長度系數(shù)的推薦數(shù)值范圍,并在規(guī)范編制說明中給出了基于弧形鋼閘門框架支臂彈性屈曲分析的解析計算公式及圖表,但公式為超越方程,求解很不方便,推薦的數(shù)值范圍較大,設計中難以把握。本文根據(jù)轉角位移法基本原理,提出了直接求解鋼框架及弧形鋼閘門主框架柱的計算長度系數(shù)的計算,并考慮非對稱荷載、柱端彎矩及剪力等因素對計算長度系數(shù)的影響,對框架柱的計算長度系數(shù)計算公式進行修正;根據(jù)彈性理論,給出了弧形鋼閘門橫向框架和縱向框架的方程;根據(jù)結構分析理論,提出了弧門縱向框架性的分析。論文的主要研究工作與成果如下:1.利用轉角位移法分析研究平面鋼弧形鋼閘門是水工建筑物中運用廣泛的門型之一。但閘門在啟閉或局部開啟時,甚至在關閉擋水時,常常產(chǎn)生振動,振動有時會達到相當嚴重的地步,從而可能引起閘門的動力或某些構件的動力失穩(wěn)。因此,弧形閘門的動力問題一直屬于閘門設計和運行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所致。實測結果表明,將柱(支臂)按兩端鉸接壓桿計算的自振值,與實測值很接近。因此將弧門柱視為處于空氣中的兩端鉸接壓桿,在縱向力(由弧門門葉和主梁傳來的動水壓力)作用下進行動力分析,基本能反映弧門柱的主要工作特性。本文在對平面剛架性分析的基礎上,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簡化為一個周期性變化的簡諧荷載,根據(jù)彈性體系動力理論,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性,找出影響因素與其動力特性的關系。經(jīng)過計算和分析,得出了一些有價值的結論。弧形鋼閘門主框架是特定約束條件下的鋼框架,鋼框架性的研究是鋼結構研究領域中一個主要課題,尤其對現(xiàn)實具體工況下鋼框架結構性的研究有待進一步完善。現(xiàn)行SL74-95《水利水電工程鋼閘門設計規(guī)范》中弧形鋼閘門主框架的性是以計算長度系數(shù)法為基礎的,雖給出了弧形鋼閘門主框架柱計算長度系數(shù)的推薦數(shù)值范圍,并在規(guī)范編制說明中給出了基于弧形鋼閘門框架支臂彈性屈曲分析的解析計算公式及圖表,但公式為超越方程,求解很不方便,推薦的數(shù)值范圍較大,設計中難以把握。本文根據(jù)轉角位移法基本原理,提出了直接求解鋼框架及弧形鋼閘門主框架柱的計算長度系數(shù)的計算,并考慮非對稱荷載、柱端彎矩及剪力等因素對計算長度系數(shù)的影響,對框架柱的計算長度系數(shù)計算公式進行修正;根據(jù)彈性理論,給出了弧形鋼閘門橫向框架和縱向框架的方程;根據(jù)結構分析理論,提出了弧門縱向框架性的分析。論文的主要研究工作與成果如下:1.利用轉角位移法分析研究平面鋼. 考慮流固耦合作用已經(jīng)成為擋水結構地震響應分析中的熱點問題。在地震作用下,水體對結構產(chǎn)生一定的動水壓力,并對整個結構的動力響應產(chǎn)生很大的影響。流體與閘門結構的相互作用機理復雜,至今國內(nèi)外尚未形成成熟的、規(guī)范化的技術成果。因而,有必要針對露頂式鋼閘門的特性,深入研究閘門彈性變形對地震動水壓力的影響,以合理計算動水壓力。本文對作用在平面-彈簧體系和弧面-彈簧體系上的地震動水壓力進行了理論推導,并應用有限元ADINA開展了平面閘門和弧形閘門地震動水壓力影響規(guī)律的研究。本文主要研究工作及結論如下:(1)建立平面-彈簧體系和弧面-彈簧體系模型,以及以閘門運動為動邊界的流體運動的數(shù)學模型。推導了作用在彈性閘門(平面閘門和弧形閘門)上的地震動水壓力計算式。結果表明,地震動水壓力呈簡諧規(guī)律變化;動水壓力隨閘門剛度的增大而增大:剛度較小時,動水壓力增幅較大;當閘門整體剛度超過6106N/m時,大動水壓力值增幅較小。