积石峡平面闸门泄洪时的振动响应分析

11.4.1.1 模型布置

图11.29　应力测量测点的布置

用电阻应变片测量模型应变，因模型与原型的变形相同，故将模型测得的应变值乘以原型闸门材料的弹性模量，即得应力。参照数值计算的结果，在应力较大的主横梁、横向隔板、下主横梁的跨中部位（图11.29），即2～7号点贴上应变片，经过动态电阻应变仪将信号放大，由计算机与DASP数据采集仪组成的数据采集系统进行和分析。动位移的测量采用DP型位移传感器。测试框图如图11.30所示。

11.4.1.2 模型实测动位移

闸门顺流向水平动位移和垂直动位移均方根模型实测值见表11.3。

模型实测结果表明，闸门开度在e/h=0.3～0.5范围时，水平动位移和垂直动位移的振动强度较其他开度大（图11.31所示），最大水平动位移均方根78.6μm，最大垂直动位移均方根达到113μm，按3倍均方根计算水平振幅和垂直振幅分别为0.24 mm、0.34mm。另外，通过功率谱分析，动位移振动主频在0.5Hz以内，表现为低频强迫振动，无明显自激振动或不稳定振动状态。

图11.30　工作闸门水弹性模型的测试框图

表11.3　闸门模型实测动位移　单位：μm(www.xing528.com)

11.4.1.3 模型实测动应力

动应力测量布置点为如图11.29所示的2～7号测点。试验结果表明，随着开度的增加，2～7号点最大动应力值减小，在e/h=0.1开度时最大，为71.6MPa，位置在7号点，且正常蓄水位与设计洪水位两种工况的时均应力试验结果相差在5MPa以内。

两种水位工况下，2～7号点的脉动应力均方根随开度增加而增大，脉动应力均方根很小，最大均方根值为0.86MPa（e/h=0.8开度，6号点），可见闸门应力水平以时均应力为主，脉动值很小。脉动应力均方根值占时均应力在3%以内，脉动应力表现为低频强迫振动，主频在1Hz以内。7号点最大动应力随开度变化如图11.32所示，试验表明，闸门能满足强度要求。

图11.31　闸门动位移与开度的关系

图11.32　闸门7号点最大动应力与开度的关系

11.4.1.4 闸门动力响应的模型实测值与数值计算值的相互验证

在不同水位工况下工作闸门动力响应的计算结果如图11.31、图11.32所示，总体上，模型实测脉动应力（时均值和脉动值）与数值模型计算的结果相吻合[14]。