考虑闸墩弹性效应的弧形闸门流激振动数模物模联合预测与安全分析

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1、考虑闸墩弹性效应的弧形闸门流激振动数模物模联合预测与安全分析考虑闸墩弹性效应的弧形闸门流激振动数模物模联合预测与安全分析摘要：通过试验和数模对闸门流激振动响应仿真模拟是研究闸门振动的一种有效方法。以某水电站泄洪底孔弧形闸门为具体研究对象，根据模型试验要求设计了水力学和水弹性模型，进行了支较力荷载量测和流激振动响应试验，分析了泄流条件和闸门、闸墩振动的关系，同时将试验所得荷载分别施加于闸门一闸墩耦合数值模型和将闸墩处理成刚性约束的数值模型进行动力响应计算。通过对比分析，认为闸墩振动对闸门动应力和垂向动位移影响较小，但对闸门水平向和侧向动位移影响较大。故后结合数模和物模对闸门振动进行了

2、安全分析。关键词：水T结构；弧形闸门；模型试验；流激振动；泄流条件；有限元模型中图分类号：TV663文献标识码：A文章编号：16721683(2014)02004105JointPredictionandSafetyAnalysisoftheFlowinducedVibrationofRadialGateThroughPhysicalandNumericalSimulationsConsideringEffectsofthePierPANWenxiangl,YANGMini,CHENLinl,DONGTiansongl,HEXiaomin2(l.StateKeyLaboratory

3、ofHydraulicEngineeringSimulationandSafetyofTianjinUniversity,Tianjin300072,China；2.HydrochinaXibeiEngineeringCorporation,Xifan710065,China)Abstract：Theflowinducedvibrationresponsesimulationofgatethroughmodelexperimentandnumericalmodelisaneffectivemethodtoinvestigatethegatevibrationproblem・Inth

4、ispaper,thespillwayunderportradialgateofahydropowerstationwasstudied・Ahydraulicmodelandahydroelasticmodelweredesignedaccordingtothephysicalmodelexperimentrequirements・Thehingeforcemeasurementandtheresponseofdynamicstressanddisplacementofflowinducedvibrationofthegateweretested.Therelationshipbe

5、tweenthehydraulicconditionandthevibrationsofpierandgatewasanalyzed・Thetestloadwasappliedtothecoupledgatepiernumericalmodelandthegatemodelinwhichthepierwastreatedasrigidconstrainfordynamicanalysis,respectively.Theresultsshowedthatthepiervibrationhasinsignificantimpactsondynamicstressandvertical

6、dynamicdisplacementofthegate,buthassignificantimpactsonthehorizontalandlateraldynamicdisplacementofthegate.Finally,thedynamicsafetyofthegatewasanalyzedusingthephysicalandnumericalmode1.Keywords：hydraulicstructure；radialgate；modelexperiment；flowinducedvibration；dischargecondition；FEMmodel弧形闸门主要

7、用于控制水位、调节流量［1］,其安全性和适用性会影响整个水利枢纽的运行效果。闸门在局部开启泄水吋，由于门前后、底部或顶部水流脉动荷载作用，常常伴随着强烈的振动，严重吋会引起动力失稳，如陕西省某渠首冲刷闸和湖南省某电站溢洪道闸门均由于水流诱发振动导致支臂失稳破坏［23］。闸门振动问题属于水流和结构的耦合问题，由于水流脉动荷载难以理论确定，到目前为止还没有•套公式能够精确地计算闸门振动响应，所以，模型试验是研究闸门振动的一种有效方法［47］。已有研究表明，当闸后产牛淹没水