闸门振动的原因及防止措施分析.docx

闸门振动的原因及防止措施分析【摘要】闸门是水利建筑的重要结构部分对于水利建筑的蓄水、排水、泄洪等功能的发挥有着极大的影响。但是在水闸使用过程中却经常有漏水、失事等问题发生究其原因是由于闸门的振捣导致的。因此分析闸门振动的原因寻找合适的防止措施对于水利建筑的安全有着重要意义本文就围绕此展开讨论。【关键词】闸门振动；原因；防止措施近些年来随着我国社会经济的快速发展水利工程等基础设施的建设也有了很大程度进步水利工程的正常运行对社会经济稳定和人们人身安全等都有着极大影响。水闸作为水利工程的组成部分之一在启动或关闭的工作过程中经常会有振动现象的发生轻则会引起水利工程排水等功能受到影响严重时甚至会引起安全事故。因此加强对闸门振动原因的分析并探索相应的防止措施有着十分重要的现实意义。一、闸门振动的发生原因闸门振动的发生原因十分复杂但通常认为动水作用的不平稳是闸门振动问题的直接原因。在闸门开启或闭合的过程中会有动水的产生当动水接触到闸门时会给予闸门一定的作用力引起闸门的振动大多情况下这种振动是比较微弱的并不会给闸门运行的安全造成影响但在一些特殊情况下闸门的振动是十分强烈的甚至有共振或动力失稳问题出现严重威胁闸门安全。一般而言闸门的作用力只是指结构受到的外力、干扰力但也有一种特殊情况即闸门结构本身或其周边介质运动形成的相互作用力。针对不同类型的作用力闸门结构的振动特点也是千差万别的在外部作用力不停作用于闸门结构时其带来的能量会抵消掉阻尼消耗能量使闸门表现出持续振动现象[1]。就激流振动而言通常将闸门振动发生原因分为三种一是外部作用力诱发的振动属于一种微幅随机振动其发生原因主要是由于水流波动性特征引起脉动压力作用于闸门后导致出现振动。二是稳定性问题引发的振动这种振动是由于水流不稳定特征结合反馈机制功形成来对闸门结构的外力根据流体共振或物体共振的原理引起闸门结构的振动。三是闸门运动导致的振动这是一种自激振动由于闸门结构本身存在诱发力在物体共振过程中形成闸门本身的振动现象但是物体共振反馈是不稳定的所以此种振动会在结构运动消失时同时一并消失。二、闸门振动的振源分析（一）弧形闸门的止水漏水止水座板是闸门的重要组成部分是避免水利工程中建筑渗水、漏水的重要构件但是在弧形闸门中止水座板与平面闸门有很大差异在安装时容易发生选型不当或者安装不平直等问题止水座板与止水之间接触出现缝隙无法完全密封在上部水体的压力作用下水就会从缝隙中射出脉动压力作用于止水上导致止水振动进而引起闸门振动。当止水漏水较为严重时射出的水会直接作用在门叶后梁格上也会发生闸门振动问题。（二）闸门受到波浪的冲击在水利工程中水体并不是完全静止的尤其是在有风的情况下会有风浪、涌潮等现象此时如果闸前水位与胸墙接近或略低胸墙底部与弧门水上部分会形成封闭空间空气被压缩后产生巨大的冲击力直接作用在弧门上给弧门安全造成严重威胁甚至会引起闸门支臂失稳问题进而诱发闸门振动[2]。（三）平面闸门底缘型式不当当平面闸门底缘型式设计不当时比如水平底缘闸门的水利条件相对较为恶劣闸门开启、闭合操作更加困难而且在此过程中会形成水脉动压力有时会有负压出现引起空蚀这些都会引起闸门振动。（四）平面闸门门槽空蚀问题平面闸门是水利工程中常用的闸门型式但此种闸门在有高速水流从闸孔中通过时会在门槽段发生边界的突变在局部内出现压力骤降出现空穴现象引起空蚀问题导致闸门发生严重振动。（五）闸后有淹没水跃发生在一定开启程度下进行泄流时闸门后部可能会有淹没水跃现象的发生对闸门形成周期性的冲击此时水流的强烈脉动压力会不断作用在闸门上导致闸门发生强迫振动。（六）其它特殊的水流条件在一些特殊的水流条件下以低水头弧形闸门为例在闸前水位比闸顶高的条件下开启就会在闸门底部、上部通常发生泄流也就是双层过水在这种作用下水流会在闸门后部形成涡流导致闸门发生强烈振动。三、闸门振动的有效预防措施（一）针对振源的闸门振动防止措施针对上述各种闸门振动的振源可以采取的有效防止措施主要有：第一在闸门安装过程中加强对止水施工质量的控制通过更换止水材料或者调整止水位置等措施确保止水与止水座板之间接触的紧密性预防漏水发生避免闸门振动。第二在闸门上游位置设计防浪排、放浪栅等装置或者在胸墙底部设计通气管有效降低波浪给予闸门的冲击力保证泄流时气体可以自由排出都可以起到防止闸门振动的效果。第三改变平面闸门底缘型式采用刀刃型底缘其中在上游闸门底缘倾角控制在45°-60%之间下游倾角