弧門主框架失穩(wěn)變形的假設(shè) 在主框架中,支臂上端與橫梁固接,受到橫梁的彈性約束;下端與支餃相連,對于常見的圓柱鉸,在框架平面內(nèi)亦屬彈性固定。確定主框架的支承形式和失穩(wěn)變形狀態(tài),是穩(wěn)定分析的前提.根據(jù)弧門的特定環(huán)境和具定構(gòu)造,可提出圖1所示的三種失穩(wěn)變形狀態(tài),即:有自由側(cè)移的反對稱失穩(wěn)變形、無側(cè)移的對稱失穩(wěn)變形和有約束側(cè)移的反對稱失變形。川片寸 圖1框架失穩(wěn)的形式 顯然,對于支臂穩(wěn)定而言,圖1一a所示的反對稱失穩(wěn)無疑是最危險的一種失穩(wěn)情況,求得這種情況的卜值,便可知協(xié)值變化范圍的上限.但是,結(jié)合閘門的實(shí)際構(gòu)造考慮,二側(cè)有-角墻限制,閘門與側(cè)墻間隙中,又有止水橡皮填緊,因此,也可能發(fā)生其它兩種失穩(wěn)變形,即圖1一b,1一c。圖1一b為下端彈性固定的框架,在水流荷載對稱、止水橡皮嵌緊的情扭下,未產(chǎn)生側(cè)移的對稱失穩(wěn)變形。圖l一c則為由于荷載不對稱、結(jié)構(gòu)制造偏差、側(cè)向止水稼皮壓縮等原因發(fā)生的有約束側(cè)移的反對稱失穩(wěn)變形。下面將對各種失穩(wěn)
引言弧形閘門的支臂是弧形閘門的主要受力構(gòu)件,弧形閘門支臂承受全部的水壓力以及啟閉閘門時閘門重量與牽引力對框架所產(chǎn)生的力,同時,支鉸摩擦力阻力矩也使支承受到彎矩作用,且弧型閘門支臂較長,受偏心壓力,其受力復(fù)雜。受力也與閘門結(jié)構(gòu)、水位等因素有關(guān)。因此,對不同結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行研究具有一定的理論意義和實(shí)用價值?；⌒武撻l門支臂的穩(wěn)定和支臂的結(jié)構(gòu)布置形式有很大的關(guān)系,本文應(yīng)用線彈性有限單元法對不同結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行了分析,對設(shè)計(jì)出滿足工程強(qiáng)度、穩(wěn)定性要求的弧形閘門具有一定的參考價值。2線性特征值屈曲分析計(jì)算假設(shè)結(jié)構(gòu)在失穩(wěn)前只發(fā)生了很小的變形,同時,假定材料是各向同性的,應(yīng)用經(jīng)典穩(wěn)定分析的特征方程(Ke+pKG)φ=0,求解方程可得關(guān)于p的一系列的特征值p1,p2,…。其最小特征值pmin為結(jié)構(gòu)的線性穩(wěn)定分析的臨界載荷,它所對應(yīng)的位移模態(tài)就是結(jié)構(gòu)失穩(wěn)的屈曲模態(tài)[1-2]。本文選取了六種在役的不同結(jié)構(gòu)形式的支臂,對其進(jìn)行特征值屈曲分析。不同結(jié)構(gòu)的支臂有
弧形鋼閘門是水利工程泄水建筑物廣泛采用的工作閘門之一,它具有啟閉力小、水流條件好和控制簡單等優(yōu)點(diǎn)[1].弧門的荷載依次通過面板、梁格、支臂和支鉸傳給建筑物,其中由主梁和支臂構(gòu)成的主框架的受力穩(wěn)定是整個弧門穩(wěn)定的關(guān)鍵,通常弧門的破壞大部分都是由于支臂失穩(wěn)引起的[2].因此,主框架結(jié)構(gòu)的優(yōu)化就成為弧門結(jié)構(gòu)優(yōu)化的重點(diǎn).主框架的布置形式有主橫梁式和主縱梁式2種,每種形式又有雙支臂和三支臂2種類型,然而現(xiàn)行規(guī)范中并沒有給出這4種布置形式的使用范圍,技術(shù)人員在設(shè)計(jì)生產(chǎn)中往往根據(jù)經(jīng)驗(yàn)來確定支臂的個數(shù)和布置形式,缺乏理論指導(dǎo).目前針對弧門的優(yōu)化多集中在尺寸優(yōu)化方面[3-8],但是單純的尺寸優(yōu)化并不能保證得到的設(shè)計(jì)就是真正意義上的最優(yōu)方案,尺寸優(yōu)化應(yīng)該建立在結(jié)構(gòu)布置優(yōu)化的基礎(chǔ)上.文獻(xiàn)[9,10]對弧門布置問題進(jìn)行了研究,得出了一些有益的結(jié)論.劉計(jì)良、王正中等[11]對弧門在不考慮主梁與支臂協(xié)同工作問題下的支臂最優(yōu)布置個數(shù)及布置形式進(jìn)行了研究,本文