弧形鋼閘門支臂弦桿結構優化布置研究

摘 要：基于特征屈曲分析方法理論，考慮弦桿結構材料利用率，采用數值模擬方法對無弦桿、單弦桿、雙弦桿支臂穩定性進行計算，分析弦桿位置、數量和截面特性對鋼閘門支臂穩定性的影響，提出弦桿結構優化布置方案，在此基礎上對鋼閘門支臂整體穩定性進行有限元分析。結果表明：對于單弦桿支臂，弦桿與支鉸的距離／ 支臂總長度（ ｌ ／ ｍ） 取０．６０～０．７５ 時，支臂單位質量承載力最大；遠離支鉸端布置雙弦桿可提高支臂單位質量承載力，但是弦桿間距不宜過大。從支臂弦桿結構尺寸分析，弦桿寬高比取值為１．４時，支臂整體穩定性較好；支臂翼緣／ 腹板厚度（ｔ３ ／ ｔ４）的取值對其單位質量承載力基本無影響，布置時主要考慮使支臂滿足局部穩定性即可。增加弦桿后可提升鋼閘門剛度、改善應力狀態，主要使支臂的最大等效應力發生變化，即單弦桿支臂比無弦桿支臂減小８．４４％，雙弦桿支臂比無弦桿支臂減小１２．９９％。

關鍵詞：弧形鋼閘門；支臂弦桿；有限元分析；單位質量承載力；優化布置

中圖分類號：ＴＶ６６３＋ ．２ 文獻標志碼：Ａ ｄｏｉ：１０．３９６９／ ｊ．ｉｓｓｎ．１０００－１３７９．２０２５．０４．０２３

引用格式：王晨，劉亞坤，張帝，等．弧形鋼閘門支臂弦桿結構優化布置研究［Ｊ］．人民黃河，２０２５，４７（４）：１４５－１５１．

０ 引言

水工鋼閘門結構安全關系整個水利樞紐的平穩運行和下游人民的生命財產安全。弧形鋼閘門具有結構輕盈、泄流流態好、啟閉方便等優點，已被廣泛應用［１］ 。從受力特性來看，弧形鋼閘門通過支臂結構將面板承受的水荷載傳遞至閘墩，支臂作為重要的受力結構，其安全尤為重要。……