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    188宝金博页面版: 小湾水电站底孔弧形闸门支铰应力分析

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    内容提示： 第 !" 卷增刊第 # 期%&’(!" )*++’,-,./ 0&(#! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! !水 利 水 电 科 技 进 展2 8,59.&’&:; &< =4/,> ?,6&*>5,6!$$" 年 #! 月@,5( !$$"1234.5,6 7. )57,.5, 4.!作者简介： 李同春 （#ABC —），男，江苏泰州人，教授，博士，从事水工结构研究(小湾水电站底孔弧形闸门支铰应力分析李同春#，郑克红!，张向明C，赵兰浩#（# ( 河海大学水利水电工程学院，江苏 南京!#$$AD； !( 南昌工程学院瑶湖校区水利系，江西 南昌CC$$AA；C( 云南华能澜沧江水电有限公司，云南 ...

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    第 !" 卷增刊第 # 期%&’(!" )*++’,-,./ 0&(#! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! !水 利 水 电 科 技 进 展2 8,59.&’&:; &< =4/,> ?,6&*>5,6!$$" 年 #! 月@,5( !$$"1234.5,6 7. )57,.5, 4.!作者简介： 李同春 （#ABC —），男，江苏泰州人，教授，博士，从事水工结构研究(小湾水电站底孔弧形闸门支铰应力分析李同春#，郑克红!，张向明C，赵兰浩#（# ( 河海大学水利水电工程学院，江苏 南京!#$$AD； !( 南昌工程学院瑶湖校区水利系，江西 南昌CC$$AA；C( 云南华能澜沧江水电有限公司，云南 昆明B"$$##）摘要： 将闸门和支臂及支铰作为整体考虑，在铰轴与活动铰链和固定铰座连接处采用薄层接触单元模拟其间只传递法向压力的特性，分析了正常工作荷载作用下支铰各部件的应力分布( 计算成果表明，正常工作荷载作用下，小湾水电站底孔弧形闸门支铰各部件的应力分布合理，满足强度要求(关键词： 底孔弧门；支铰；接触应力；小湾水电站中图分类号： 8%C#E； 8%BBC文献标识码： F文章编号：#$$B!GBEG （!$$"）)#!$$CG!$!小湾水电站坝身底孔弧门是目前国内外设计水头最大、承受荷载最大的闸门 ( 坝身底孔孔口尺寸为" - H G - （宽 H 高）， 设计承压水头 #B$ -， 弧门半径#" -，支铰离底孔底坎高度 ## -( 弧形闸门的支铰承受全部水压力和启闭过程中的部分启闭力和门重，并保证闸门能绕水平轴转动( 小湾弧形闸门的支铰结构采用圆柱铰形式，包括活动铰链、固定铰座和铰轴 ( 其中活动铰链与支臂相连接，固定铰座被固定在支承大梁上，而铰轴的作用则是连接活动铰链和固定铰座，起到传递荷载的作用， 支铰放大图见图 # (由于工程的重要性，必须保证支铰有足构的强度，因此合理分析支铰的应力是十分必要的 (图 #小湾水电站坝身底孔弧门支铰本文对闸门和支臂用板和梁单元离散， 对支铰各部件采用八节点空间等参单元离散， 在铰轴与活动铰链和固定铰座连接处采用笔者提出的薄层接触单元离散，模拟其间只传递法向压力的特性，分析在水压力、启闭力和闸门自 重等荷载作用下支铰各部件的应力分布(!薄层接触单元本文采用的薄层单元为常规的柱状等参单元，当薄层单元的厚度接近于零时可忽略垂直于薄层单元层面方向的传力，问题是当薄层单元厚度很小时是否能保证有限元方程非奇异(当单元劲度矩阵的主对角元占优且大于零就可满足上述要求( 而对柱状等参单元这一条件是自然满足的，详细证明见文献 ［#］ (接触问题需模拟接触面的张开与闭合过程， 同时一般情况下当接触面闭合时， 接触面上的应力条件需满足给定的摩擦屈服准则 ( 而对本文所研究的支铰接触问题，当铰轴与活动铰链或固定铰链接触时只传递法向压力 (本文对薄层单元加以适当修改来模拟三维非线性接触问题( 其基本思路是当单元中高斯点处于接触状态时，按一般的求解方法考虑只传递法向压应力建立劲度矩阵( 而当该高斯点处于张开状态时，相应的劲度矩阵赋为零(为了记录每个高斯点的张开、闭合过程，并进行接触状态判别，对每个高斯点设立 !， !$数组， 其中! 表示本次增量下的接触间隙值， !$表示上级荷载增量下的间隙值"! # !$ $"!"! # !8!!（#）（!）式中： !8I （ %， &， ’） 为接触面的法向方向余弦；!!为接触面上下盘增量位移差在高斯点处的插值，!! #"() !)（C）?GC?水利水电科技进展，!$$"，!" （)#）*+%：$!"!DCGDBCC",-&.)%： /0J 112 " +32 " 4’1556： 77889 " 112 " +32 " 4’

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