水工钢n门振动破抓分析及对策口文坟U致亭，.前言破坏。闸门是水工建筑物中用来调节、控制水流大小的主2.1.2总体布置时，应结合水工模型试验，尽量避免要设备。闸(阀)工作的好坏将直接影响到水工建筑物的上流进口处出现吸气贯通式立轴旋涡，避免下游出口处运行和效益。随着我国水利水电建设事业的不断发展，出现回流、明满流交替水流，特别是淹没式水跃等引起各种大坝陆续兴建。低水头溢流坝的闸门挡水面积愈易闸门振动的不利流态。最理想的布置应该是闸门段上游加大，高水头大坝闸门的工作水头也不断增加。大量的在各种工况下保持沿程正压，下游保持明流。工作闸门需要满足各种开度的局部开启要求，这对闸门大型立轴旋涡能在泄水道产生压缩空气囊，压缩空的安全运行提出了更高的标准。气囊引起的气爆能产生强大的瞬时冲击力，引起闸门和一套良好的水工钢闸门，应具备下列各项功能:支臂强烈振动。改善措施主要是设置防涡栅，加大通气(1)结构安全可靠，能在规定的工况下正常工作。满量，加强门叶和支臂的结构，采用高强度材料等。足局部开启要求，泄水能力大，无严重空蚀，无强烈振2.1.3避免闸门使用过程中门顶和门底同时泄水。动。同时泄水易使水流和门叶易构成一个自激振动体系，造(2)启闭操作灵活方便，能及时开放或关闭过水孔成门叶剧烈振动。道。2.2闸门段水力设计(3)止水装置严密，其漏水量及由漏水而产生的其闸门破坏了过水建筑物内水流的连续性，会引起水它不良现象均应在容许范围之内。流流态紊乱，流速分布不均，压力分布不平衡。这些因素完成一套性能优良的闸门并非易事，笔者从最易引又导致闸门发生振动。首先，闸门临水面要采用流线型起闸门事故的振动破坏人手，分析振动产生的原因和经设计，以减少对水流的扰动。底缘形式应符合规范要求，过，并提出相应处理措施。并尽量避免利用门顶水柱下门。2.闸门振动破坏的原因分析和处理措施再者，闸门设有充水阀或闸门有小开度充水要求水工钢闸门的结构设计一般以静力设计为准则，然时，充水区的空气受到水体的急剧挤压，易引起部门系后简单考虑一个动力系数。事实证明，满足静力要求的统的振动。此时应加大通气孔面积，或减少充水流量，延结构，往往难以满足动力要求，闸门往往因强烈振动而长充水时间。失事。闸门振动需通过两方面来解决，一是改善闸门进2.3闸门的结构设计流、出流条件，消除不利流态的生成及对闸门的水动力结构设计时应充分了解闸门运行工作状况。对于可荷载。二是优化闸门结构，增强抗振动能力。能发生有无法量化估计的荷载，如动水作用力和振动2.1泄水建筑物的总体布置等，在设计中应充分考虑并适当加大安全系数。2.1.1泄水建筑物的总体布置应尽量使闸门段上下门叶结构的整体刚度在现行设计规范中无明文规游水流平顺，过水断面流速分布均匀。门前横向水流、折定，整体刚度无法衡量，设计时只能进行强度验算。当水冲水流和急转弯水流均能产生强烈振动。闸门在强烈的荷载作用时门叶变形过大，止水漏水亦会引起强烈振水动力荷载作用下产生剧烈振动，导致门叶焊接件和零动，故设计中应特别注意加大整体刚度。部件连接松动，材料疲劳破坏，或使支臂因动力失稳而支臂是弧门的重要构件之一，它承受压力和弯距，立。在沉降缝中可以用一些柔性散材料作为填充料。其也是一个追求完美的过程。而恢宏壮丽、美观大方又是水次，在改扩建两者结合处，原建筑物有凸出的地方预置利工程设计中自始至终遵循的重要原则。因此在改扩建沉降量，预置沉降量值应根据当地情况应用模拟试验的工程的选型上必须按照“兼顾、创新、协调”的方针设计。方式求得(试验值乘以大于1的系数)，在没有条件做试“兼顾”就是要参照改造部分的型式，“创新”是指在兼顾验的地区，可根施工经验进行估算。改造部分的基础上进行开拓性思维;“协调”则是通过合四、合理选择建筑物型式理选型让两者有机的结合起来，作到在整体结构上协调泵站的改扩建工程建设既是一个改旧建新的过程，统一，外观上美观大。叮乍者单位:省交口抽渭管理局)S\"W\"R-'200，科技专辑ml曲披水库溢洪道加101工程水工101门的imnit口文\\方卫红选择了仅在m长的侧堰上加闸，即在侧堰上加设进水闸7孔，每孔溢流宽10.5m,溢流堰堰顶高程较原堰顶降流量6686万耐，水库枢纽工程由拦河大坝、溢洪道，高、低0.5m，即进水闸底板高程为783.5m，同时该高程也是设计泄洪流低放水洞等四部分组成。大坝为均质土坝，坝高61m，坝工作闸门和检修闸门的底槛高程。经加闸后，顶高程792m，正常挡水位784ma量14m'/s，校核泄洪流量2218M3/S.桃曲坡水库溢洪道加闸工程，是以抬高水库正常挡2.闸门形式选择及结构设计原则水位的方法，达到提高防洪能力、提高城市供水及农业灌由于平面钢闸门具有结构简单，安装方便，闸室短的溉保证率的目的。本工程金属结构设有工作闸门7扇，检优点，本工程的工作闸门和检修闸门的形式选用平板闸修闸门1扇，固定卷扬式启闭机7台，双吊点电动葫芦1门。结构设计原则以门体结构体系分解为若干个平面结台，总用钢量203t.构来分析内力，然后分别地验算各结构的强度、刚度，.闸门孔口布置桃曲坡水库溢洪道位于大坝右侧，溢洪道由溢流正和稳定性等。堰、侧堰和陡坡组成溢流正、侧堰两部分呈“C'型，侧堰3.工作闸门设计闸门孔口为开敞式，尺寸为10.5mx5.Om，底槛高长m，正堰长15m,,溢流堰体为修圆梯形断面，堰顶宽2m,堰顶高程784m。设i十泄洪流量1350m'/s,校核泄洪程783.5m，设计挡水位高程788.5m。该门运用方式为动门型选用钢质平板定轮式，门高5.5m。根据水库流量2660m'/s。溢流堰若采取正、侧堰同时加闸的方法，水启闭，则在正、侧堰连接部位建筑物较难布置，泄流时也将会地形条件，垂直闸门方向风的吹程短，形不成较大风浪，形成槽内水流强烈扰动，认而影响下泄流量。因此本工程故该门荷载计算中只考虑静水压力13250.桃曲坡水库位于渭北石川河支流沮河下游，坝址距耀县县城西北15km。控制流域面积830km2，多年平均径交替，会对门叶造成很大的冲击力。运行调度中应尽快使门叶脱离出现剧烈振动状况.应重视局部开启工作情况，掌握闸门振动较大的最不利开度，并避免出现。多孔闸门采用各孔开度不同组合而达到一定泄量。单孔水闸可采用间断泄水以避开不利开度。3水工钢闸门设计方法的发展和方向前面讲过，水工钢结构一直沿用容许应力法。容许2.4零部件设计闸门运行过程中，有许多零件常年处于微小晃动应力法计算简便，可以满足一般要求，而它的缺点是不中，虽然实际应力很小，但日久会因疲劳而破坏。所以在能保证各种工作情况下结构具有一定的可靠度。若一个钢结构设计中应推广采用新型连接方法，如二氧化碳保结构的恒载对活载的比值高，则计算的可靠度高，反之有许多不可预见的活载存在，使可护焊、电渣焊等。推广使用高强度螺栓连接方法，这种连则低。而闸门运行时，接方法由于螺栓拧紧后有很大的预拉力，使被连接板件靠度降低。之间产生巨大摩擦力来传递外力，克服了焊接结构的焊水工钢闸门的结构计算，通常是将空间结构简化成接应力和焊接变形，而且承受动荷载的性能也比较好。若干个平面结构，如以梁、板、柱、刚架来计算，而没有考其设计富裕度过大。在闸门零部件设计中，底止水形式对于减少水压波虑结构的整体性，动和门叶振动也非常重要。底止水采用刚度较大的条形从事水工钢闸门设计的水利工作者，应探讨采用按橡皮带，因条形止水能够在底止水部位建立固定的水流空间结构计算的方法，即将整个闸门当作一个薄臂梁来考虑，这样就能较真实地反映整个闸门工作的受力状控制点，而减少振动。况，并积极采用三维有限单元分析，及以概率为基础的2.5闸门的运行管理振动和响声是闸门管理运行中应特别引起注意的极限状态设计法和计算机辅助设计等先进手段。圈两种情况。当下游水位较高，易出现淹没水跃和明满流(作者单位:省水电工程局)受力情况较集中。在支臂计算中，如何正确计算长细比，如何确定应力状态，长期无定论，教材和规范中也未讲透，所以其计算结果和实际情况往往有较大偏离。当出现动水作用时，强烈的振动，过大的不均匀变形和破坏往往从支臂反映出来。因此支臂设计应引起足够重视，详细验算平面内和平面外的稳定性。陕西水利’2001科技专辑
