上翻式拱形閘門的流激振動(dòng)控制及原型觀測驗(yàn)證

嚴(yán)根華,董 家,3 ,孫云茜,3

(1.南京水利科學(xué)研究院水工水力學(xué)研究所，江蘇 南京 210029；2.南京水利科學(xué)研究院水文水資源與水利工程國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇 南京 210029； 3.河海大學(xué)水利水電學(xué)院，江蘇 南京 210098)

大型上翻式拱形閘門是一種新型大跨度輕型閘門，體型美觀、操作方便，適合于城市水環(huán)境建設(shè)，是近年來我國開始廣泛應(yīng)用的新型特色門型。但其彎月形出流特性明顯區(qū)別于常規(guī)直升式平面閘門和弧形閘門，且其跨度大、結(jié)構(gòu)輕、剛度弱，若體型布置不當(dāng)，常常在動(dòng)水荷載作用下產(chǎn)生強(qiáng)烈振動(dòng)危害，因此為確保閘門結(jié)構(gòu)的運(yùn)行安全，需要對(duì)結(jié)構(gòu)的水動(dòng)力荷載、動(dòng)力特性及抗振體型等進(jìn)行仔細(xì)深入的研究，提出適合于各種運(yùn)行環(huán)境的能夠安全運(yùn)行的操作規(guī)程和抗振優(yōu)化方案[1-4]。

這種門型的基本特征是閘門支鉸均布置在兩側(cè)閘墩，啟閉機(jī)采用固定式卷揚(yáng)機(jī)或液壓啟閉機(jī)，約束條件弱，剛度低，結(jié)構(gòu)共振頻率低，水流脈動(dòng)壓力主能量往往集中在低頻區(qū)，容易誘發(fā)閘門結(jié)構(gòu)產(chǎn)生共振現(xiàn)象。本文結(jié)合某城市水環(huán)境水生態(tài)整治工程，研究上翻式拱形閘門的流激振動(dòng)及抗振優(yōu)化方案，其經(jīng)驗(yàn)可為類似工程的設(shè)計(jì)和建設(shè)提供參考依據(jù)[5]。

1 大型上翻式拱形閘門流激振動(dòng)特性

1.1 閘門結(jié)構(gòu)布置特征

某工程采用上翻式拱形閘門，水閘孔口采用開敞式，泄水孔采用單孔，孔凈寬40 m，閘室長度25.0 m。水閘總長128 m，包括閘室段長25 m、外江防沖槽長8 m、海漫長22 m、鋪蓋長20 m、內(nèi)河道鋪蓋長20 m、海漫長15 m、防沖槽長8 m等。……