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弧形闸门以其合理的构造形式和良好的运行效果,在水工建筑物中获得了广泛的应用。但由于工作条件和其自身结构的复杂性,国内外弧形闸门失事事件未能完全杜绝,因此对弧形闸门的静动力特性研究具有非常重要的意义。
本文以常州市牛塘防洪控制工程大型弧形闸门为背景,立足于有限元分析软件ANSYS,对弧形闸门进行了有限元仿真建模。在三种不同工况下对弧形闸门进行静力分析,得出门体和支臂的应力与变形特征,并与传统平面结构体系计算方法得出的结果进行比较。
弧形闸门支臂承受巨大水压力,并且其跨度大,故屈曲问题比较突出,本文运用弧长控制法求出弧形闸门支臂的稳定承载能力,并对提高弧形闸门支臂屈曲载荷的方法进行了探讨。
弧形闸门的振动问题是影响其安全性的重要因素,本文通过“附加质量法”来进行弧形闸门模态分析,模拟水流与弧形闸门的流固耦合作用,得出不同工况下的自振频率和振型,分析影响弧形闸门自振特性的因素。
目前国内支铰纵轴式弧形闸门非常少见,这种弧形闸门在城市防洪等领域一定还有相当广泛的发展空间。