閘門有限元靜力計算及振動特性分析

蔣 濤，薛海朋，劉 斌，黃葉雯

（1.江蘇省駱運水利工程管理處，江蘇宿遷 223899；2.江蘇省秦淮河水利工程管理處，江蘇南京 210022；3.河海大學能源與電氣學院，江蘇南京 211100）

水工建筑物包含了眾多物件，而閘門是其中非常重要的組成部分，對水利工程來說十分關鍵［1］。當閘門閉合開啟時，可以通過其角度的改變來調節上下游水位和流量，可以用來擋水、泄水，還可用在防洪、灌溉、航運等多方面。按照水閘的作用劃分為進水閘、節制閘、沖沙閘等，按照閘室結構劃分為2種，包括開敞式和涵洞式水閘［2］。水工建筑物的進出口位置是水閘所在處，閘門通過開啟閉合來保障其運行以及安全。實際運行中閘門在擋水的過程中，水流內部的脈動壓力作用在閘門上，會使得閘門發生振動，這與閘門的固有特性和外部激勵載荷有很大的聯系，倘若振動劇烈，對整個樞紐工程的安全穩定運行有嚴重的影響［3］，所以研究閘門自身結構的的自振特性對實際水利工程的安全穩定具有重要的意義［4］。

2016年，受連續強降雨、多次臺風等因素影響，秦淮河流域水位持續走高。10月秦淮河流域又發生了嚴重秋汛，汛后檢查發現，秦淮新河閘在汛期和秋汛期間長時間行洪，下游河道局部沖刷和右岸砌石護坡小部分坍塌，管理處隨即對該段堤防附近水域進行了水下檢查。檢查結果表明，該段水下河道斷面存在一定沖刷，河底高程較河道標準斷面低，經分析與閘下流態有一定影響。因此，本文針對秦淮新河的實際問題來研究閘門的振動問題，對閘門進行有限元靜力計算以及模態分析，尋求閘門振動頻率的規律和振動的響應關系，對減輕甚至避免振動的發生以及保證閘門的安全運行有重要作用。……