上翻式拱形钢闸门水力学结构优化及共振规避措施研究

摘要

上翻式拱形钢闸门兼顾了城市防洪及景观环境的设计理念,通过对汇聚发散型水流反向整流及全水弹性模拟技术应用,对闸门水弹性振动和减震措施进行全面研究,最后提出了合理避振的优化设计体型和运行操作规程. 该超大超薄型拱形钢闸门经过设计、科研、施工及运行管理等部门的共同努力，在结构设计、使用功能、安全运行等方面均获得重大突破，取得了一系列重要成果，主要有如下创新点:该工程闸门外形虽然己有类似案例，但超大、超薄、同时具有双向挡(泄水)功能、液压启闭机控制的上翻式拱形钢闸门为国内首次研究应用;首次采用半圆形整流坎配合消力坎联合消能方式对汇聚和发散水流整合均化效果显著;通过调整闸门底缘上下游倾斜面位置和占比及浮箱大小范围成功避免了闸门共振产生，确保闸门安全运行;在闸门顶部设置简单的破水器成功解决门顶溢流水体贴壁和不稳定空腔的产生，规避了闸门振动和水流啸叫对周边环境的影响。该水闸的顺利建成并投入安全运行，标志着中国在水闸设计、科研、施工和管理方面的水平达到了一个新的高度。本课题采用的各种先进的模型试验技术对确保水闸结构的长期、安全、可靠地运行提供了科学依据和技术保障。也为国内同类水闸的兴建提供了参考依据。