应变电测法在钢闸门应力检测中应用

第第页应变电测法在钢闸门应力检测中应用某河干流拦河闸担负着城市防洪任务，也是浇灌用水掌控工程。现采纳应变电测法对钢闸门进行应力检测和启闭机启闭力检测，综合分析钢闸门目前质量和安全情况，为仿佛工程的设计、检验供给借鉴。钢闸门情况介绍主体拦河闸采纳露顶式平面定轮钢闸门，孔口尺寸为9.6m*6.0m，单扇钢闸门重为35t，设计水头为5.5m，动水启闭。每扇钢闸门配备一台集中驱动双吊点固定卷扬式启闭机，容量为2*400KN。钢闸门测试工况确定以检测工况符合或接近设计工况为原则。由于闸门荷载以水压力为主，启闭机荷载重要为闸门自重加水压力等。为了获得*大水压力，利用汛期高水位（以不影响度汛安全为原则）。利用水位变化规律来提高上、下游水位差，使检测工况尽可能接近设计工况。现场检测时，闸门上游水位为35.95M，闸门下游无水，堰顶高程为30.50m，闸门的作用水头为5.45m，接近设计水头为5.50m。应变片测点布置原则及注意事项布置原则1.测试内容为钢闸门静应力和启闭机启闭力，测点应具有代表性，在高应力区域和多而杂应力区域应布置充足数量的测点；2.在充足检测目的、委托要求前提下，测点数量宜少不宜多；3.对称结构可在一侧布置测点，但在对称侧应布置适当数量的比照测点，比照测点供给的正式数据可为分析时采纳。注意事项1.应变片应粘贴坚固并做好防潮处理；2.当应变片处于水下时，应做好防水处理；3.信号传输线应妥当固定，电阻值应确保稳定。测点位置选择和数量确定在进行应力检测前，首先分析闸门构件材质，结构特点，荷载条件等。依据相关规程对闸门和启闭机重要构件进行应力计算分析，了解结构应力分布情况，确定应力测点位置和数量。目的是使检测断面选择正确，传感器原件布置合理，采集的数据更具有代表性。依据钢闸门应力分布云图，确定钢闸门的应力测点。重要受力构件上布置21个测点，其中三向测点4个。测点分别布置在面板、主横梁后翼缘板、纵梁后翼缘板、主横梁腹板、纵梁腹板和边梁后翼缘板上。启闭力检测的测点备选两处位置：一处在启闭机的减速箱与小齿轮的传动轴上；另一处在闸门吊板上。结合现场实际情况，选择将测点布置在闸门顶部的吊板上，共粘贴8个工作应变片，合理布设。确定测点位置后，对测点进行打磨、清洗、定位、贴片、焊线、密封绝缘、引线、联机并调零，最后采集测试数据。检测前均设置了温度补偿片，以除去温度影响因素。应变片采纳502胶与基体粘结，采纳硅胶进行防水。应力检测结果及分析钢闸门应力检测钢闸门应力分析采纳ANSYS三维有限元法。该工程钢闸门形式为板、梁组合结构，依据其受力特点，考虑计算精度要求，采纳8节实体单元建立闸门结构有限元计算模型。计算模型单元总数为13008个，节点总数为24766个。坐标系定义为：主横梁轴向为X轴，纵梁轴向为Y轴，水流方向为Z轴。表1动水启闭工况下钢闸门应力理论计算结果和实测结果对比面板xy向折算应力*大值1#主横梁翼缘板x向拉应力*大值2#主横梁翼缘板x向拉应力*大值容许应力σy（MPa）250.8150.2150.2计算应力σL（MPa）46.691.879.2实测应力σs（MPa）48.5100.973.7|（σs—σL）|/σs（%）4.19.17.5由表1数据可知，钢闸门面板*大折算应力计算值为46.6MPa，实测计算值为48.5MPa，均小于容许折算应力为250.8MPa；1#主横梁*大拉应力计算值为91.8MPa，实测值为100.9MPa，2#主横梁*大拉应力计算值为79.2MPa，实测值为73.7MPa，均小于容许拉应力为150.2MPa。以上3个参数理论计算值与实测值之间偏差率为4.1%—9.0%，说明理论值与实测值很接近，也说明测试方法科学、合理。启闭机启闭力检测表2钢闸门动水启闭过程启闭力实测结果换算值过程节点开启瞬间*大启门力半开半闭阶段*大持住力*全开启阶段*大持住力关闭阶段*大拉力换算结果（KN）276210203173由表2可知，在动水工况启闭闸门过程中，开启瞬间启门达到*大值276KN；当闸门开启高度3m时，*大持住力为210KN；*全开启时，*大持住力为203KN。闭门阶段启闭力下降明显，*大拉力为173KN。整个启闭过程、启闭力、持住力和关闭过程*大拉力均小于启闭机的额定容量800KN。总结1.以上测试结果表明，应变电测法可用于钢闸