大型泄洪冲沙闸弧形工作闸门的水动力特性及抗振措施研究

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作者 严根华 李新燕 +1 位作者 侍贤瑞 董家 《水利与建筑工程学报》 2025年第1期1-6,40,共7页

基于大型泄洪闸规模、孔口尺寸和下泄流量大,由此带来的闸下消能、闸门水动力作用荷载更加复杂,闸门结构的抗振能力也相对减弱,结构的流激振动问题也更加突出,已经成为影响工程运行安全的制约性因素。以某工程泄洪冲沙闸为依托,开展闸... 基于大型泄洪闸规模、孔口尺寸和下泄流量大,由此带来的闸下消能、闸门水动力作用荷载更加复杂,闸门结构的抗振能力也相对减弱,结构的流激振动问题也更加突出,已经成为影响工程运行安全的制约性因素。以某工程泄洪冲沙闸为依托,开展闸门水力学、结构动力特性、水弹性振动特征、抗振优化措施、弧形闸门支臂的动力稳定性等问题系统研究。揭示泄洪闸弧形闸门结构存在的问题,提出优化结构动力性态及合理运行操作方式等控振减振措施,对确保泄洪闸弧形工作闸门的运行安全提供了可靠技术保障。 展开更多

关键词 泄洪冲沙闸 弧形工作闸门 水动力荷载 静动力特性 流激振动 结构抗振优化

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深孔平面事故闸门底缘受力特性研究

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作者 严根华 董家 《水利与建筑工程学报》 2025年第5期1-8,共8页

为了探究深孔平面事故闸门的底缘受力特性,开展平面事故闸门闭门过程水力特性试验研究,观测泄水道水流流态及作用于底缘的水流脉动压力变化规律,并对上游止水闸门底缘负压作用力随闸门开度的变化特征进行分析,结果表明:泄水道出口上翘... 为了探究深孔平面事故闸门的底缘受力特性,开展平面事故闸门闭门过程水力特性试验研究,观测泄水道水流流态及作用于底缘的水流脉动压力变化规律,并对上游止水闸门底缘负压作用力随闸门开度的变化特征进行分析,结果表明:泄水道出口上翘体型条件下事故门闭门过程中明满流过渡流态与闸门底缘压力变化过程以及底缘压力变化的统计特征,包括负压变化时均值、最大最小值等特征参数均已获得。在此基础上,测试了闭门过程的通气孔风速,揭示了通气孔风速和流道输气量对闸门底缘负压脉动量的影响规律。对于低门楣结构,事故门闭门过程中门顶始终存在水气两相流水柱,门井补气通道被封堵,门后补气不畅,事故门底缘负压均值达到-2.5 m水柱以上,最大通气孔风速达到104 m/s,远大于现行规范容许值,需要专设通气孔予以解决。该项试验成果为闸门底缘受力特性分析、下吸力和上托力设计提供参考依据。 展开更多

关键词 平面事故闸门 底缘负压脉动压力 下吸力 上托力 通气孔风速

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深孔弧形闸门静动力特性及流激振动 被引量：16

3

作者 张维杰 严根华 +1 位作者 陈发展 董家 《水利水运工程学报》 CSCD 北大核心 2016年第2期111-119,共9页

弧形闸门由于其启门力小、无门槽及运行操作方便等优点,在水工建筑物中得到广泛应用,但不少闸门由于结构设计、布置或运行操作不合理等原因,在运行中会发生强烈振动甚至结构破坏,影响闸门结构的运行安全,特别是高水头、有局部开启控泄... 弧形闸门由于其启门力小、无门槽及运行操作方便等优点,在水工建筑物中得到广泛应用,但不少闸门由于结构设计、布置或运行操作不合理等原因,在运行中会发生强烈振动甚至结构破坏,影响闸门结构的运行安全,特别是高水头、有局部开启控泄要求的大跨度弧形闸门。通过水力学试验、三维有限元静动力分析和流激振动试验,系统研究了深孔弧形闸门的水力学特性、静动力特性、流激振动特性,揭示了闸门结构的流激振动共振现象,并针对分析过程中出现的应力、变形过大问题,提出了加强闸门结构强度和刚度的优化措施,确保其安全平稳运行。 展开更多

关键词 深孔弧形闸门 水力学特性 静动力分析 流激振动 结构优化

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不同硅铝比两亲性HZSM-5沸石的制备和表征 被引量：5

4

作者 马丙丽 淳远 +1 位作者 须沁华 董家 《催化学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2005年第11期956-960,共5页

采用三甲基氯硅烷并通过控制水的添加量对硅铝比分别为25,42和101的HZSM-5沸石进行外表面修饰,制得三种两亲性沸石样品.水的添加量对沸石催化剂的两亲性有显著影响.红外光谱和低温氮吸附等测试结果表明,两亲性沸石样品具有与各自母体沸... 采用三甲基氯硅烷并通过控制水的添加量对硅铝比分别为25,42和101的HZSM-5沸石进行外表面修饰,制得三种两亲性沸石样品.水的添加量对沸石催化剂的两亲性有显著影响.红外光谱和低温氮吸附等测试结果表明,两亲性沸石样品具有与各自母体沸石相似的酸性及略小的比表面积.在环己烯水合及乙酸异戊酯水解的相界面反应中,两亲性沸石分布于水-油两相界面,并表现出明显高于各自母体沸石的催化活性.硅铝比为42的两亲性HZSM-5样品表现出最佳的相界面催化性能.相对于环己烯水合反应,两亲性HZSM-5沸石更适用于乙酸异戊酯水解的相界面催化反应. 展开更多

关键词 两亲性沸石 三甲基氯硅烷 表面修饰 HZSM-5 相界面催化

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月牙肋岔管群水力损失模型试验与数值模拟结果的比较 被引量：6

5

作者 董家 严根华 +1 位作者 杨兴义 赵建平 《水电能源科学》 北大核心 2016年第10期60-64,共5页

为分析某水电站月牙肋岔管群水力损失问题,按岔管分岔角设计并做了2组月牙肋岔管群水力模型试验,同时推导出一套适用于粗糙区边壁的n-Ks关系方程及数值模型验证方法,既可将常规管道损失计算中的n值换算成Ks值,进而求出岔管沿程水力损失... 为分析某水电站月牙肋岔管群水力损失问题,按岔管分岔角设计并做了2组月牙肋岔管群水力模型试验,同时推导出一套适用于粗糙区边壁的n-Ks关系方程及数值模型验证方法,既可将常规管道损失计算中的n值换算成Ks值,进而求出岔管沿程水力损失值。数值模拟结果表明,随着分岔角的增大,岔管水力损失增大,且分岔处岔管断面不均匀系数增大;随着月牙肋板内伸长度的增加,水力损失呈先减小后增大的趋势,水力损失与肋板长度关系曲线中存在极值;不同的月牙肋板内伸长度,板后脱落涡运动模式不同。模型试验及数值模拟计算结果的比较表明,数值模拟法求得的水力损失值大多小于模型试验值,二者相对误差分叉1出口处偏大,分叉2出口处波动最大,分叉3出口处最小。 展开更多

关键词 月牙肋岔管群 水力损失 模型试验 数值模拟方法 比较

原文传递

上翻式拱形闸门的流激振动控制及原型观测验证 被引量：15

6

作者 严根华 董家 孙云茜 《水利水电科技进展》 CSCD 北大核心 2020年第5期55-61,共7页

通过物理模型和数值模型相结合的方法,系统研究了大跨度上翻式拱形闸门水动力荷载、结构动力特性和流激振动特性,揭示了闸门结构的流激振动强烈共振现象及成因。针对存在的强烈振动的问题,通过减小闸门底缘下游倾斜面水平面投影面积、... 通过物理模型和数值模型相结合的方法,系统研究了大跨度上翻式拱形闸门水动力荷载、结构动力特性和流激振动特性,揭示了闸门结构的流激振动强烈共振现象及成因。针对存在的强烈振动的问题,通过减小闸门底缘下游倾斜面水平面投影面积、缩减闸门底部小横梁尺寸等方式来进行结构优化。优化后的工程现场原型观测结果显示,推荐布置方案有效控制了闸门的有害振动,运行平稳,安全可靠,验证了物理模型试验成果的正确性。 展开更多

关键词 大型上翻式拱形闸门 水动力荷载 流激振动 共振特性 抗振优化 原型观测

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底轴驱动式翻板闸门的若干关键技术问题及工程措施研究 被引量：8

7

作者 严根华 董家 孙云茜 《水利与建筑工程学报》 2019年第6期105-112,193,共9页

首先阐述了该型闸门的受力和变形特性,提出了结构设计所关注的方向;随后分别讨论了闸门结构的不均匀沉降及底轴受力变形特性、底轴沉降量对支座反力作用的影响,指出了控制闸室底板不均匀沉降的重要性;此外对底轴驱动式翻板闸门的振动问... 首先阐述了该型闸门的受力和变形特性,提出了结构设计所关注的方向;随后分别讨论了闸门结构的不均匀沉降及底轴受力变形特性、底轴沉降量对支座反力作用的影响,指出了控制闸室底板不均匀沉降的重要性;此外对底轴驱动式翻板闸门的振动问题进行了试验研究,取得了泄流流态与动水压力特征、闸门结构振动加速度特征等数据资料,并对影响闸门结构动力安全的负压空腔、通气孔设置和门顶破水器体型布置等进行了专门研究,并提出了相关技术要求。根据底轴驱动式翻板闸门存在的消能工安全问题,给出了闸下底板失稳试验结果,提出了确保消力池底板稳定的设计原则。 展开更多

关键词 底轴驱动式翻板闸门 不均匀沉降 底轴受力与变形 流激振动 负压空腔 门顶破水器

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大跨度齿轮驱动旋转式弧形下卧门水动力特性及流激振动研究 被引量：1

8

作者 冯梦雪 严根华 董家 《水利与建筑工程学报》 2023年第5期111-121,共11页

为了对大跨度齿轮驱动旋转式弧形下卧门运行安全性进行评估,采用不同运行工况下的水流流态、水流脉动压力和波高等水力参数,应用水弹性振动模型测试不同运行水位、闸门开度条件下的结构振动加速度及振动位移。在此基础上对闸门全开平卧... 为了对大跨度齿轮驱动旋转式弧形下卧门运行安全性进行评估,采用不同运行工况下的水流流态、水流脉动压力和波高等水力参数,应用水弹性振动模型测试不同运行水位、闸门开度条件下的结构振动加速度及振动位移。在此基础上对闸门全开平卧、全关挡潮及旋转180°上翻检修等全工况条件下的启闭力进行测试,并通过有限元分析下卧门结构在正常挡潮、风浪超高等工况时闸门结构位移、应力分布以及结构流固耦合振动特性,以及对通航孔下卧门的运行安全性进行分析。结果表明,闸门在开度0.4或0.5时出现流态转换现象,在流态转化区易引发下游三滚波浪或二滚波浪,相应水流脉动压力荷载也明显增强,但规范操作情况下一般不会产生强烈的振动现象。水流脉动压力主要集中在1 Hz以内的低频区,不会产生对闸门结构的共振现象。在闸门启闭过程中,由于底水封的作用,门顶溢流引起的闸门下游面板脉动压力要大于凹槽内上游弧面面板的脉动压力。下卧门在正常运行状态下,其启闭力满足启闭机设计容量,闸门最大启闭力出现在空载调试状态。该研究成果以及提出的安全运行操作建议可为类似超大型水闸工程提供参考。 展开更多

关键词 大跨度齿轮驱动旋转式弧形下卧门 水动力特性 流激振动 动力特性 启闭力

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大型液压启闭机活塞杆挠度影响因素数值研究 被引量：2

9

作者 董家 赵建平 +1 位作者 严根华 侍贤瑞 《水利与建筑工程学报》 2020年第5期192-197,共6页

采用有限元的方法,对液压启闭机油缸及活塞杆整体进行受压稳定性分析,研究影响液压缸活塞杆整体挠度的因素。通过对不同形式和断面的油缸和活塞杆进行模型试验和数值仿真研究,综合分析了液压缸导向套形式、导向套材料、支座布置位置(尾... 采用有限元的方法,对液压启闭机油缸及活塞杆整体进行受压稳定性分析,研究影响液压缸活塞杆整体挠度的因素。通过对不同形式和断面的油缸和活塞杆进行模型试验和数值仿真研究,综合分析了液压缸导向套形式、导向套材料、支座布置位置(尾部、端部及中间支座)、液压缸布置方式(倾斜、竖直、水平)以及液压缸支座和活塞杆吊头摩擦系数等因素对活塞杆挠度的影响。结果表明,液压缸导向套形式、导向套材料对活塞杆挠度影响甚微;液压缸支座布置位置(尾部、端部及中间支座)对活塞杆整体挠度及临界压力影响明显,头部支承方式在挠度和临界力方面优于中部和端部支承;液压缸布置方式(倾斜、竖直、水平)对活塞杆挠度也有明显影响;油缸支座及活塞杆吊头的摩擦系数能有效的限制活塞杆的挠度。 展开更多

关键词 液压启闭机 活塞杆 挠度 支承方式 布置形式 摩擦系数

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沸石催化剂的蒸汽热裂过程

10

作者 董家 马录 +2 位作者 张伟峰 须沁华 孟楠 《燃料化学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1996年第5期386-392,共7页

本文利用蒸汽热裂装置考察了Ｍ、Ｌ、β和ＺＳＭ５型沸石及其改性沸石催化剂的蒸汽热裂过程的催化性能，并用ＴＰＤ、ＴＰＲ等法测定其酸碱和氧化还原性能。发现碱性沸石本身的碱性太弱，活性不高，沸石在负载碱或碱土金属氧化物后活性... 本文利用蒸汽热裂装置考察了Ｍ、Ｌ、β和ＺＳＭ５型沸石及其改性沸石催化剂的蒸汽热裂过程的催化性能，并用ＴＰＤ、ＴＰＲ等法测定其酸碱和氧化还原性能。发现碱性沸石本身的碱性太弱，活性不高，沸石在负载碱或碱土金属氧化物后活性有所增长，由于碱或碱土金属氧化物遇水后易生成氢氧化物，致使其活性降低，甚至丧失；且该催化剂易被Ｈ２及ＣＯ２中毒。沸石负载过渡金属氧化物后，它可与水相互作用发生氧化还原循环反应，具有类碱中心作用，促进活性增长，使乙烯收率提高。 展开更多

关键词 沸石 沸石催化剂 蒸汽热裂 乙烯

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基于高分子材质的L型城市应急防洪屏受力分析

11

作者 王小东 徐进超 董家 《水利水运工程学报》 CSCD 北大核心 2024年第4期159-164,共6页

国内关于高分子材质城市内涝应急防御装备的研究较为少见。采用水槽试验与流固耦合数值仿真相结合的方法,对城市应急防洪屏(以下简称“防洪屏”)的结构受力特性展开研究。结果表明,数值仿真模拟与试验结果吻合较好。随着水深和流速的增... 国内关于高分子材质城市内涝应急防御装备的研究较为少见。采用水槽试验与流固耦合数值仿真相结合的方法,对城市应急防洪屏(以下简称“防洪屏”)的结构受力特性展开研究。结果表明,数值仿真模拟与试验结果吻合较好。随着水深和流速的增大,防洪屏的应力和变形逐渐增大,最大应力位于防洪屏的踵部,最大变形位于挡水面顶部两侧。防洪屏的结构受力系数随着来流弗劳德数的增大快速衰减,当弗劳德数大于0.15后,结构受力系数趋于定值;相对于惯性力,防洪屏承受最大应力的影响因素主要是重力。研究结果可为防洪屏的进一步优化设计提供参考。 展开更多

关键词 城市应急防洪屏 水槽试验 流固耦合

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立式一体化泵闸安全性研究及结构优化 被引量：5

12

作者 侍贤瑞 严根华 +1 位作者 董家 杨宇 《振动．测试与诊断》 EI CSCD 北大核心 2021年第1期176-181,207,共7页

通过三维有限元数值模拟、水动力特性及流激振动试验,研究了立式表孔一体化泵闸结构在不同工作条件下的静动力特性、水动力特性和流激振动特性,采用Hilbert⁃Huang变换对随机数据进行分析,分析了泵闸装置抽水过程出现较大振动量的机理。... 通过三维有限元数值模拟、水动力特性及流激振动试验,研究了立式表孔一体化泵闸结构在不同工作条件下的静动力特性、水动力特性和流激振动特性,采用Hilbert⁃Huang变换对随机数据进行分析,分析了泵闸装置抽水过程出现较大振动量的机理。在此基础上,对泵闸结构体型进行了抗振优化设计,加强了部件间的联结性和整体刚度。研究结果表明,该优化方案有效控制了结构振动,抗振优化效果显著,为同类工程设计提供了参考依据。 展开更多

关键词 流激振动 数值模拟 抗振优化 立式一体化泵闸 时频分析

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有限宽度桩体绕流的阻塞效应数值模拟研究

13

作者 董家 严根华 王小东 《水电与新能源》 2024年第7期32-37,共6页

有限宽度水槽或风洞研究桩体绕流流场特性引起阻塞效应,导致绕流场脱落涡受壁面在横向、纵向的压缩,使桩周力学参数变化。采用数值模拟的方法研究不同阻塞比条件下三维绕流流场的重整效应、桩周阻力系数、表面压力、分离角以及St等参数... 有限宽度水槽或风洞研究桩体绕流流场特性引起阻塞效应,导致绕流场脱落涡受壁面在横向、纵向的压缩,使桩周力学参数变化。采用数值模拟的方法研究不同阻塞比条件下三维绕流流场的重整效应、桩周阻力系数、表面压力、分离角以及St等参数的变化规律,研究结果表明:①平均阻力系数及脉动升力系数随阻塞比增大而增大,而脉动阻力系数减小;②随阻塞比增大,桩周表面压力增大,分离角增大,且脱落涡的强度增大;③存在临界阻塞比,大于该值时,绕流流场发生根本性改变;④小阻塞比时,流场St及阻力系数与阻塞比近似呈线性相关。该成果可供机组桩基绕流相关荷载分析、设计等参考。 展开更多

关键词 桩基绕流 阻塞效应 数值模拟

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大型液压启闭下卧式弧形闸门流激振动及抗振优化研究 被引量：10

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作者 张亮 徐强 +1 位作者 严根华 董家 《水利与建筑工程学报》 2023年第2期13-19,67,共8页

大型液压启闭弧形下卧门系特种门型,其水力结构特征有其特殊性。因泄水闸泄流的弗氏数普遍较低,下泄水流流态和对门体的作用力复杂,且闸门面板采用全包结构,存在较大的浮动力,容易引起结构的动力失稳。针对下卧门结构构造及运行特点,通... 大型液压启闭弧形下卧门系特种门型,其水力结构特征有其特殊性。因泄水闸泄流的弗氏数普遍较低,下泄水流流态和对门体的作用力复杂,且闸门面板采用全包结构,存在较大的浮动力,容易引起结构的动力失稳。针对下卧门结构构造及运行特点,通过水动力荷载模型,研究测试不同运行工况下作用于闸门结构各部位的水流脉动压力荷载,获得脉动压力的数字特征及谱特征;通过水弹性振动模型,揭示了闸门发生强烈振动的原因;通过三维有限元空间数值模型,研究闸门结构的静动力特性,取得闸门结构的应力位移分布及闸门结构的流固耦合振动特性,为结构的共振分析提供科学判据。通过对闸门结构水力结构特征成果的综合分析,提出解决闸门强烈振动的抗振优化布置方案,确保工程运行安全。 展开更多

关键词 大型液压启闭弧形下卧门 水动力荷载 结构流激振动 三维有限元数值分析 结构抗振优化

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大跨度浮体门动力稳定及流激振动试验研究 被引量：4

15

作者 陶小平 应国华 +1 位作者 严根华 董家 《水利与建筑工程学报》 2022年第6期7-14,共8页

随着我国水闸工程的不断兴建,超大尺寸的泄水闸不断涌现。巨型浮体门也开始应用于超大跨度闸孔的挡泄水运行。由于该型闸门采用浮箱单侧立轴平面旋转型门型,其运行特征与常规直升式或上翻式弧形闸门不同,且需在动水中启闭运行,存在水动... 随着我国水闸工程的不断兴建,超大尺寸的泄水闸不断涌现。巨型浮体门也开始应用于超大跨度闸孔的挡泄水运行。由于该型闸门采用浮箱单侧立轴平面旋转型门型,其运行特征与常规直升式或上翻式弧形闸门不同,且需在动水中启闭运行,存在水动力作用和水位雍高等带来的门体振荡、动力稳定等一系列技术难点,因此通过特制的1∶25水弹性振动模型考查不同下泄流量及不同启闭速度下浮体门的振动和稳定性特征。通过闸门结构的水力结构特征试验,系统进行闸门启闭运行的稳定性和安全性研究,获得大闸孔闸门结构在特定条件下的振动加速度、振动位移、刚体晃动量以及闸门支铰力、支铰立轴动态位移等动力参数。揭示浮体门闭门过程中动水流速和自动闭门关系,提出避免出现闸墩碰撞,启闭门钢丝绳全程受力控制等措施。获得了需要严格控制闸孔下泄水流流速流量、降低闸门启闭速度,确保浮体门运行安全性的基本结论。该项研究成果为类似大型泄(挡)水闸工程设计建设提供了参考依据。 展开更多

关键词 大跨度浮体门 水动力荷载 闸门稳定性 启闭力 抗振优化设计

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卧式一体化泵闸安全性研究及结构优化 被引量：1

16

作者 侍贤瑞 严根华 +1 位作者 董家 孙云茜 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2021年第22期42-47,共6页

一体化泵闸是一种新型水环境治理设备,该设备将水泵与平板闸门一体结合,装置紧凑、构造新颖。但该设备边界约束弱、流动条件复杂,容易发生流激振动。通过三维有限元数值模拟、水动力特性及流激振动试验,系统研究了卧式表孔一体化泵闸结... 一体化泵闸是一种新型水环境治理设备,该设备将水泵与平板闸门一体结合,装置紧凑、构造新颖。但该设备边界约束弱、流动条件复杂,容易发生流激振动。通过三维有限元数值模拟、水动力特性及流激振动试验,系统研究了卧式表孔一体化泵闸结构不同工作条件下的静动力特性、水动力特性和流激振动特性,并采用HHT(Hilbert-Huang transform)方法对随机数据进行分析。此外,针对卧式一体化泵闸的临界工作淹没深度过高的问题,设计了三种消涡装置以降低临界淹没深度,方案三较原方案降低了58%,效果显著。 展开更多

关键词 卧式一体化泵闸 流激振动 数值模拟 时频分析 消涡装置

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L型城市应急防洪屏挡水稳定性研究 被引量：4

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作者 徐进超 王小东 +2 位作者 董家 赵君 孟伟 《江苏水利》 2023年第4期70-72,共3页

L型城市应急防洪屏是一种新型防汛应急抢险装备,论文采用理论分析和有限元计算结合的方法,对防洪屏挡水过程中的受力稳定条件和应力应变特性进行了研究,可为L型城市应急防洪屏的设计提供参考依据。结果表明,防洪屏在挡水过程中,其体型... L型城市应急防洪屏是一种新型防汛应急抢险装备,论文采用理论分析和有限元计算结合的方法,对防洪屏挡水过程中的受力稳定条件和应力应变特性进行了研究,可为L型城市应急防洪屏的设计提供参考依据。结果表明,防洪屏在挡水过程中,其体型尺寸需满足相应的长高比条件,在静、动水作用下,防洪屏的最大应力和应变发生在防洪屏踵部边缘两侧,最大变形发生在顶部两侧。 展开更多

关键词 应急防洪屏 挡水稳定性 理论分析 有限元计算

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