基于正交试验法的椭圆断面闸门井结构力学特性参数敏感性分析

作者：杜柏; 李芬花^*; 徐超

来源：水利水电技术(中英文), 2023, 54(11): 53-65.

DOI：10.13928/j.cnki.wrahe.2023.11.005

• 闸门井
• 椭圆断面
• 结构参数
• 敏感性分析
• 正交试验
• 影响因素
• 抽水蓄能电站
• 变形

【目的】闸门井结构是抽水蓄能电站引水系统的重要永久建筑物，椭圆断面闸门井具有优越的结构力学特性，然而，当前关于椭圆断面闸门井结构设计参数尚无规范化取值标准。为了明确椭圆断面闸门井结构设计参数对其结构性能的影响，保障闸门井的安全性，【方法】采用正交试验法设计试验方案，开展了闸门井结构力学特性参数敏感性分析研究。建立了闸门井结构有限元数值模型，以闸门井最大应力与结构变形为力学特性评价指标，以井筒断面离心率、井筒与井座衬砌厚度为设计参数，依据数值分析结果进行结构参数敏感性分析，研究各参数影响性规律，并对比分析最优参数方案与原方案的结构分析结果。【结果】结果显示：在各结构设计参数中，井座衬砌厚度对椭圆断面闸门井的最大变形及应力的极差值均为最大，井座衬砌厚度越大，闸门井最大变形与应力幅值越小。根据上述结论，进一步研究了椭圆断面闸门井优化设计方案。当各结构参数按基准值增加20%取值时，闸门井各项力学特性评价指标最优。优化后的椭圆断面闸门井井筒最大变形减少20%,井座最大变形减少19.61%,井筒最大拉应力减少44.16%,井筒最大压应力减少28.57%,井座最大拉压力减少18.09%,井座最大压应力减少19.42%。【结论】结果表明：井座衬砌厚度对椭圆断面闸门井力学特性的敏感性最高，适当增加井座衬砌厚度能够有效降低椭圆断面闸门井最大变形及应力。研究成果可为椭圆断面闸门井结构设计提供一定的理论技术支持。

• 单位
  华北电力大学