大跨深水叠梁门三维有限元分析.pdf

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1、孔福鑫等：大跨深水叠梁门三维有限元分析大跨深水叠梁门三维有限元分析孔福鑫，朱召泉(河海大学土木与交通学院。南京210098)【摘要】依据国外某大型横拉门船闸检修叠梁门设计资料，利用ANSYS有限元软件建立闸门结构三维有限元模型，采用空间结构分析方法对叠梁式闸门进行强度与刚度校核，通过与闸门传统的平面计算方法对比，为叠梁门设计提供了一种新的思路和依据。【关键词】叠梁门；空间结构；有限元；设计【中图分类号】TU311．1【文献标识码】B【文章编号】1001—6864【2014)08—0087—03TH

2、REE-DDENSIONALFlNITEELEMENTANALYSIS0FLARGESPANANDDEEPSToPLoGGATEKONGFu—xin，ZHUZhao-quan(CollegeofCivilandTransportationEngi．，HohaiUniv．，Nanjing210098，China)Abstract：Onthebasisofalargescalestoploggatedesigndata，thethree—dimensionalfiniteele—mentmodelof

3、gatestructurewasestablishedandanalyzedbyusingthesoftwareofANSYS．Incontrasttotheresultsoftraditionalgraphiccalculationmethod，thestrengthandstiffnessofthestoploggatestruc—turearecheckedaccordingtotheresultsofspatialstructuralanalysis，thisprovidesanewide

4、aandrefer-enceforthedesignofstoploggate．Keywords：stoploggate；spatialstructure；finiteelement；design1工程概况高2．0m，共28m高，合计总高40m。上下门段厚度相同。经叠梁闸门结构简单，自重轻、起吊力小，搬运方便，常用初步设计采用变梁高式叠梁门(图1)，其中主横梁跨中截面于作临时挡水或检修闸门之用。高度为3060mm，端部截面高度，即边梁截面高度为本文以拟建的尼加拉瓜跨洋大运河船闸初步方案中的1560

5、mm，均采用焊接工字形截面梁，面板厚度和小纵梁间距横拉门门库所采用的大跨度叠梁式检修门为工程背景开展根据面板区格的强度确定。研究分析。本文将利用大型通用有限元分析软件Ansys，建立最底部受荷载最大叠梁门的三维空间有限元模型，通过数值模拟与平面设计计算结果进行比对分析。2叠梁门有限元模型的建立2．1叠梁门有限元模型单元选择由于叠梁门工作时，整体结构受上游水压作用将发生弯曲、扭转、剪切和拉压组合变形J，在模型建立时，需要考g⋯a02_2一_j=I_8虑叠梁门各部分受力、变形和构造的特点，因此，最好的

6、处一；誊恩理方式便是将面板、翼缘、腹板、隔板等统一定义为板壳单元。图1叠粱门三视图另外，鉴于水工闸门结构设计采用的是容许应力法，本文研究叠梁门各构件板厚度介于16～25mm，属于薄板结已知该船闸某级横拉门的初步设计尺寸为：87m×20m构，且采用Q345钢材，抗拉、抗压和抗弯容许最大应力值为X43．4m(宽X厚×高)，横拉门门库宽度21m，为满足横拉220N／mm，设计时按照弹性结构设计2J，因此，本工程选择门在门库内检修时的干库条件，需在门库口设置叠梁闸门，具有弯曲和薄膜功能，能很好承受弯曲、扭

7、转、剪切、拉压变根据初步布置，检修叠梁门的计算跨度取22．4m。闸室内的形的4节点SHELL63弹性壳单元模拟口J。最大设计水深为40．4m，初步设计两组叠梁门，第一组为底模型在整体直角坐标系下建立，选择z轴指向下游，y部8段，每段高1．5m，共12m高，第二组为上部l4段，每段轴竖直向上，轴沿闸门跨度方向指向右，原点位于左侧端