蒋春钢　方爱华　傅陆志丹　 向茂铭　严瑞昕

摘要：红花二线船闸工作水头高，闸室规模大。文章针对高水头阀门结构设计要求，通过建立红花船闸阀门三维有限元模型，对阀门在挡水、启门、动水闭门工况下的受力变形特性开展空间三维结构受力分析。同时，为保障高水头阀门安全运行，采用数值模拟方法对阀门结构的自振特性进行研究。研究结果表明，各工况下，阀门变形总体较小，数值计算获得的阀门前几阶模态频率较高，满足结构抗震设计要求，红花二线船闸阀门结构设计总体合理。

关键词：船闸;反弧门;结构受力;自振特性

0 引言

红花水利枢纽二线船闸工程为首批西江黄金水道建设项目，闸室规模大，有效尺度为280 m×34 m×5.8 m（长×宽×门槛最小水深），最大工作水头为

20.81 m，设计水头及相关水力指标均居于国内前列，是典型的高水头阀门[1]。针对此类高水头阀门，在结构设计时应满足强度、刚度和稳定性要求。此外，高水头阀门的流激振动特性关系其安全平稳运行，而阀门结构的自振特性是振动的内因，要求基频尽量脱离水流激励的高能区，以免发生共振或剧烈振动[2]。考虑到船闸的性能优劣将直接影响柳江的航运能否畅通，航运地位十分重要，因此，需对阀门的结构受力和自振特性进行研究，以确保船闸的安全高效运行。

1 阀门结构布置

红花二线船闸最大工作水头为20.81 m（上游正常蓄水位为77.50 m，下游最低通航水位为56.69 m），属于典型的高水头船闸，输水系统工作阀门采用反弧门，阀门段孔口尺寸为4.5 m×6 m（宽×高），阀门结构布置见下页图1。……