弧形钢闸门空间主框架体系可靠度研究

发布时间：2020-06-20 02:04

【摘要】：弧形钢闸门作为挡水泄水结构,因其埋件少、水流顺畅,启闭力小、运转灵活等优点,在水利水电工程中得到广泛的应用,保证其安全可靠的运行十分重要,因此,许多研究者采用可靠度理论对其安全性进行评价。然而,针对弧形钢闸门这类复杂的空间结构,如何基于可靠度理论对其进行有效、准确的安全评估尤为重要。因此,基于水工钢闸门可靠度以及弧门空间主框架结构布置形式的研究现状,本文对弧门空间主框架结构的体系可靠度展开系统研究。本文主要研究工作及成果如下:第一,以往采用体系可靠度理论对弧门进行安全性评估时,由于计算方法的限制,多是针对某一主要构件进行可靠性分析,如主梁、支臂。将结构主要受力构件进行分离计算的方法难以准确对其安全性进行评价。基于此,为有效、准确评价弧门空间主框架结构的安全性,本文将随机有限元与体系可靠度理论相结合,提出了可同时考虑结构三维空间效应、结构非线性特征以及多失效模式间相关性的体系可靠度计算方法。第二,采用本文提出的体系可靠度计算方法,对主横梁式(主纵梁式)传统V型和新型Y型支臂弧门空间主框架在承载能力极限状态标准下以及规范标准下进行了可靠指标的计算,并基于计算结果对两者的安全性、可靠性进行对比分析及评估。研究表明:第一,本文给出的弧门空间主框架体系可靠度分析方法,可实现弧门空间主框架结构在承载能力极限状态标准下以及规范标准下的体系可靠指标计算,该方法在计算体系可靠度过程中具有简洁、实用的特点。第二,对于主横梁式空间主框架,在承载能力极限状态标准(规范标准)下,V型支臂空间主框架结构的体系可靠指标为9.429(3.834),Y型支臂空间主框架结构的体系可靠指标为9.277(3.383),V型支臂的可靠指标略大于Y型。两者均远大于可靠性设计标准中规定的水工结构承载能力极限状态的目标可靠指标β_t。表明按现行规范设计的弧门空间主框架在承载能力极限状态标准下具有很高的可靠度水平。第三,对于主纵梁式空间主框架,在承载能力极限状态标准(规范标准)下,V型支臂空间主框架结构的体系可靠指标为9.489(3.521),Y型支臂空间主框架结构的体系可靠指标为10.052(3.835),表明若弧门为主纵梁式布置时,Y型支臂的可靠性大于V型。同时,从可靠指标的角度说明将Y型支臂应用于弧门上是可行的。
【学位授予单位】：西北农林科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TV663
【图文】：

支臂,主框架,塑性铰

估方法一直是学者们关注的问题。基于考虑主框杂以及特殊的工作环境等特点，采用单一随机有简明、有效的对其进行可靠性分析。针对闸门可以及失效模式间相关性的问题，将随机有限元法框架体系可靠度计算方法，可同时考虑空间效应随机有限元法计算效率低和可靠度理论计算复杂体系进行安全评估分析。分析模型主框架分析模型钢闸门的主要承载体系，以 V 型支臂为例，它是的 V 型支臂空间主框架结构，它是延性材料的图 3-1 所示，横梁两端约束 y 方向位移，纵梁下允许绕 y 轴旋转。通过 ANSYS15.0 对其承载能极限荷载作用时，上下支臂失稳导致的结构破坏

主框架,支臂,塑性铰

为薄壁箱型截面结构，塑性铰 1 至 8，其中一个达，从而导致弧门破坏；同时，主梁如产生过大位移样将影响弧门安全性。因此，塑性铰 1 至 10 只要间主框架结构整体失效。亦即弧门空间主框架有 1空间主框架分析模型框架是由 2 根纵梁、2 根横梁、2 个 Y 型支臂组成的次超静定结构，其简化力学模型如图 3-2 所示，横束 z 方向位移，支铰处约束为仅允许绕 y 轴旋转。通间主框架承载能力极限状态进行分析，发现其在受导致的结构破坏是最主要的破坏模式。分析发现空支臂分支两端及支铰处应力较大，即将进入塑性阶框架结构失效时的破坏特点。如图 3-2 所示，塑性绘方式，并非指某一截面真正进入塑性。塑性铰 1 的应力，塑性铰 9 至 10 为主梁达到承载能力极限状

【参考文献】