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悬臂式钢闸板在波浪荷载作用下的动态响应分析

邓忠超  
【摘要】:悬臂式钢闸板组合防洪墙是一种新的堤防加固形式,用该方式固堤防洪与传统填土筑堤加高扩建和修建钢筋混凝土防洪墙提高防洪标准的建设方式相比较,具有不破坏城市景观、不多占城市土地,造价低廉,安全可靠的优点。其代表了我国城市的防洪工程建设的一个新的发展方向,对城市防洪工程加高加固建设具有十分重要的现实意义。本文利用大型有限元分析软件ANSYS和FLUENT对哈尔滨水利水电勘测设计研究院所设计的悬臂式钢闸板进行了动力学特性以及在波浪荷载作用下的静、动态响应的仿真分析。 首先,对其进行了在设计洪水荷载作用下的静力计算,并与实验结果比较分析,结果表明钢闸板在静荷载作用下刚度、应力均满足设计要求,强度储备很高。 其次,对钢闸板进行了模态分析。考虑到钢闸板在正常工作时闸板前可能有水,也可能无水。因此,模态分析时分别对钢闸板进行了干模态和在设计洪水作用情况下的湿模态进行了分析。结果表明,附连水对钢闸板的固有频率影响很大,降幅达到70%;钢闸板的固有频率远高于波浪荷载的激励频率,在设计情况下钢闸板不会发生共振。 第三,应用推板造波原理在FLUENT环境下合理的设置边界条件,制造出符合实际波浪要素的数字波浪,从而计算出作用于钢闸板的动荷载。 第四,对钢闸板进行动态响应分析。将水对闸板振动的影响以附连水质量的形式考虑,假定附连水质量在闸板湿面积上均匀分布,利用ANSYS软件的瞬态分析功能,将波浪荷载施加于有限元模型,进行求解。结果表明钢闸板在设计波浪荷载作用下振动响应微弱,强度足够。


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