新盖房枢纽引河闸闸门振动原因分析及防护措施

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1、新盖房枢纽引河闸闸门振动原因分析及防护措施【摘要】新盖房枢纽引河闸在运行屮经常发生闸门振动现象，本文根据闸门振动机理，对引河闸闸门产生振动的原因进行了分析，并针对性地提岀了防振动措施。【关键词】引河闸；闸门振动；原因分析；防护措施1.工程概况新盖房枢纽位于南拒马河与白沟河汇流点以下2km处的河北雄县新盖房村北，为人清河系北支控制性工程之一，由分洪闸、溢流堰、引河闸、灌溉闸组成。联合运用具有防洪、灌溉等综合效益。其中引河闸设计泄量500m3/秒（相应设计水位11.5m）引河闸结构型式为5孔开敞式钢闸门。闸门是水利工程中重要的组成部分。其主要作用是根据工程使用需要封堵孔口、控制流量。它在

2、很大程度上会影响整个水工建筑物的安全运行。在多年來的运行中发现，引河闸闸门在运行中经常会产生振动现象，有时振动相当强烈，给工程的安全运行带来危害。根据笔者多年来的水利工程管理经验，对闸门产生振动的原因及防护措施简述如下。2•闸门的振动机理引起闸门振动的原因是多方面的。综合专家们的理论认为，导致振动出现的主要原因是动水作用的不均衡，从闸门与动水互相接触的那一刻开始，振动现象则随之出现。闸门结构面对各种形式的作用力，其出现的振动特点也是不一样的。闸门自身的结构与附近水的运动保持相互作用。当闸门受到多种作用力时则对闸门系统做功，输入能量对阻尼耗能填补后能够使得闸门出现持续性的振动，流激振动

3、分为3种：1.1外部诱发振动（微幅随机振动）o这种振动的引起因素是因为水流自身存在着很大的波动性，导致脉动压力而引起振动。2.2稳定性差导致的振动。这种振动是由于水流的不稳定性及反馈机制共同作用而造成的，这和振动内部结构有着十分密切的关系，不稳定反馈机制涉及到流体动力学中的流体共振或物体共振。2.3运动诱发振动（自激振动）。这种振动的引起因素是闸门自身结构的诱发力，它与物体共振反馈的不稳定振动Z间不存在准确地区分，此种振动随着结构运动消失而消失。3•闸门产生振动的原因分析3.1自激振动。这类振动因结构物的振动导致周期性的作用力，此作用力乂加大了结构物的振动。激荡频律是门体与水流因藕荷

4、而派生的。发生这种振动多与以下因素有关。3.1.1止水漏水。闸门具有一定的自振频率。在上游静水压力作用下，止水与止水座之间不连续接触，形成间隙射流，促使闸门产生口激振动。1.1・2闸门开启度。在一定的边界条件下，闸门会在某一开启度发生振动。如引河闸闸门在开启度为40cm〜60cm范围内振动最为剧烈。这种强烈振动属丁颤振或自激振动。3.2强迫振动。这种振动通常是随机的，激荡频率是外力固有的。诱发这种振动的因素多是由于动水作用下的不平衡力或脉动力引起的。当外力的激荡频率等丁或接近闸门本身的固有频率时将引起共振而使闸门剧烈振动。产生这种振动的因素有以下几种：3.2.1波浪冲击。波浪冲击闸门

5、，闸门受到脉动压力作用，产生强迫振动。3.2.2n槽结构形式。闸门门槽结构形式不当，使流过闸门槽处的水流紊乱，产生空蚀现象，对闸门产生脉动冲击力，也会造成闸门产生强迫振动。3.2.3闸门底缘形式。平而闸门的底缘形式对振动的影响颇大，如果布置不当，会增加门底的动水压力，还会引起负压和空穴，产生脉动压力冲击闸门，从而产生强迫振动。3.2.4闸后淹没水跃。闸门大开度时，闸下产生淹没水跃，它旋滚猛烈地、周期性地冲击闸门背面。当激荡力的频率等于闸门的自振频率形成共振时，闸门便产生强烈振动。3.2.5闸门刚度结构的影响。平面闸门启闭时，市于闸门与轨道间的运行阻力，使闸门颤动，摩擦阻力越大，振动程

6、度愈烈。1.防止振动的措施2.1调整闸门止水位置或止水材料尺寸，更换失效的止水橡皮使Z与门槽座板紧密接触不漏水，以减少对闸门的冲击力。2.2制定合理的操作规程，运行时闸门不得停留在发生振动的区域，改变过闸水流形态。4.3在闸门上游设置防浪栅、浪排等防浪设施以防止波浪给闸门造成较大作用；对胸墙底部设置通气管吋能够在正常泄流时发挥出较好的作用。4・4改变门槽处水流形态。试验研究表明，当边墙坡度为12:1,转折点上的压力大致接近于参考压力，故不致发生空蚀而引发闸门振动。4.5改变闸门底缘结构形式，使闸门底缘下游倾角大于30度，当不满足30度的要求时可采取适当的补气措施。4.6增加闸门结构的

7、刚度，不仅可以提高抗振能力，还可以改变闸门的口振频率，避免与激荡外力产生共振现象。4.7改变闸门运行条件，避免闸门受到淹没水跃的影响，尽可能保持闸后水流处于良好的状态，这就从根本上控制了低振动的发生。在防止淹没水跃吋，则需要增加闸门悬吊结构及支承结构的刚度。4.8定期检修闸门行走支撑轮，保持行走支撐轮转动灵活。4.9在无水的情况下启闭闸门试车时，应在闸门两侧轨道顶端浇水润滑轨道，既可以减少闸门启闭时的摩擦阻力，降低振动，还可以减少止水橡皮的磨损，延长止水的