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船闸平板输水阀门支承梁破坏原因分析与改善措施研究

作　者: 姚迪
导　师: 刘晓平
学　校: 长沙理工大学
专　业: 港口、海岸及近海工程
关键词: 水工结构支承梁原型观测非线性有限元船闸钢筋混凝土改善措施
分类号: U641.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
下　载: 13次
引　用: 1次
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内容摘要

船闸输水阀门在开启过程中受到高速水流的冲击,由于流激振动、压力脉动以及空蚀破坏等因素引起阀门发生剧烈振动,阀门的振动会对船闸附属结构产生不利影响。大源渡船闸平板输水阀门在开启过程中发生的剧烈振动,带动与其连接的刚度较小的启闭杆发生横向弯曲振动。各层水平横向支承梁通过支承座导向环限制启闭杆的横向弯曲变形,使启闭杆在一个要求的垂度范围内上下移动,保证阀门启闭系统的正常运行。但是在使用过程中,支承梁跨中部分混凝土由于逐渐受到破坏而导致碎裂,不能继续承受荷载,阀门不能正常工作,对船闸的正常运行和安全条件带来了不良影响。大源渡船闸平板输水阀门支承梁产生破坏的原因是多方面的,其受力条件也十分复杂。本文采用原型观测试验,并结合非线性有限元仿真分析方法,对支承梁工作时的受力变形特性及其发生破坏的主要原因以及改善措施进行了研究分析。首先,根据支承梁钢筋混凝土结构开裂的实际情况,结合其受力特点,对支承梁的破坏原因进行初步分析。其次,通过原型观测试验对支承梁混凝土的动态应变进行测试,得出启闭杆与支承座导向环之间的摩阻力对支承梁的弯扭作用是导致支承梁破坏的主要因素;对支承梁的模态、支承座的振动频率进行测试,得出支承梁因系统共振效应影响而发生破坏的可能性不大。再次,根据原型观测结果对支承梁的工作状态进行有限元仿真模拟,分析支承梁在空间弯扭组合作用下的受力变形特性,结合实际开裂情况和原型观测结果进一步确定其发生破坏的主要原因。最后,针对大源渡船闸输水阀门支承梁已采用的外包钢和增大截面并增设支承体系的两种加固措施作相应分析,并且对两种加固措施的实施效果作比较,得出增大截面并增设支承体系的加固措施对保证输水阀门启闭系统正常运行的效果较好。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-10
第一章绪论  10-17
  1.1 问题的提出及意义  10-11
  1.2 支承梁破坏成因分析和研究状况概述  11-15
  1.3 本文研究的主要内容  15-17
第二章支承梁破坏原因试验研究  17-32
  2.1 试验目的  17
  2.2 试验方案  17-21
  2.3 试验结果分析  21-31
  2.4 本章小结  31-32
第三章非线性有限元分析基本理论  32-47
  3.1 有限单元法简介  32
  3.2 有限单元法分析实施步骤  32-33
  3.3 非线性问题分类  33-35
  3.4 材料的本构关系及破坏准则  35-41
  3.5 ANSYS 在钢筋混凝土结构分析方面的应用  41-46
  3.6 本章小结  46-47
第四章支承梁破坏原因有限元研究  47-65
  4.1 钢筋混凝土结构有限元分析理论基础  47-50
  4.2 单元类型的选择  50-52
  4.3 支承梁有限元模型的建立  52-56
  4.4 有限元计算结果分析  56-62
  4.5 支承梁破坏荷载理论计算  62-64
  4.6 本章小结  64-65
第五章支承梁改善措施研究  65-75
  5.1 外包钢加固措施  65-68
  5.2 增大截面并增设支承体系加固措施  68-73
  5.3 其它改善措施探讨  73-74
  5.4 本章小结  74-75
第六章结论与展望  75-77
  6.1 本文主要结论  75-76
  6.2 进一步研究的问题  76-77
参考文献  77-80
致谢  80-81
附录A 攻读学位期间发表论文目录  81
附录B 攻读学位期间从事科研项目目录  81-82
附录C 原支承梁结构尺寸及配筋图  82-83
附录D 输水阀门液压缸安装图  83

船闸平板输水阀门支承梁破坏原因分析与改善措施研究

内容摘要

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