[發明專利]一種水工閘門地震動和水流激勵的耦合系統及合成方法

有效

• 申請號: 202110478798.0
• 申請日: 2021-04-30
• 公開（公告）號: CN113189643B
• 公開（公告）日: 2023-08-25
• 發明（設計）人: 翁光遠;丁俊豐;杜小洲;吳亞軍;趙力;王錦濤;商倩
• 申請（專利權）人: 西安石油大學;陜西省引漢濟渭工程建設有限公司
• 主分類號: G01V1/28
• 分類號: G01V1/28;G01V1/30
• 代理公司: 西安銘澤知識產權代理事務所(普通合伙) 61223
• 代理人: 耿路

本發明涉及一種水工閘門地震動和水流激勵的耦合系統及合成方法，包括：獲取外力作用在水工閘門上的波形數據，波形數據包括地震波數據和流激波數據；根據波形數據繪制波形曲線，對波形曲線進行合成得出動力波曲線，并將動力波曲線傳輸給終端；通過終端對動力波曲線進行分析，得出合成結果。本裝置通過對水流?地震產生的波形進行耦合，進而對耦合結果進行分析，得出水流?地震的耦合作用機理，能夠為建立水工閘門提高水工閘門的抗震能力、抗水流沖擊能力提供了數據和技術支撐，實用性強，值得推廣。

技術領域

本發明涉及水利工程抗震技術領域，特別涉及一種水工閘門地震動和水流激勵的耦合系統及合成方法。

背景技術

引漢濟渭工程的水閘數量多、規模大、服役環境復雜、關鍵技術難度大，尤其是在強震、水流、環境激勵等多種隨機因素耦合作用下將產生復雜的動力響應，對水工結構的安全運行構成嚴重威脅。水利水電工程樞紐中，水閘及附屬的泄水設施如果遭受地震破壞，將會導致庫水位上升，進而威脅大壩的安全。另外，大型電力設施的震害，會導致發電中斷，對電網造成很大的沖擊，對抗震救災不利，還可能導致更加嚴重的次生災害。

閘門與啟閉設施的地震響應受水流環境激勵的影響，具有顯著的隨機性和耦合性，已有研究成果的理論方法尚不能合理、精確、高效地針對閘門與啟閉設施進行地震-水流耦合動力響應分析，現有的理論方法缺乏試驗驗證；且閘門與啟閉設施振動特性復雜，地震-水流耦合動力響應作用下的破壞性大，有必要探索抑制閘門與啟閉設施地震-水流耦合動力響應的規律和破壞機理，因此，需要提供一種水工閘門地震動和水流激勵的耦合系統及合成方法予以解決上述問題。

發明內容

本發明的目的是提供一種水工閘門地震動和水流激勵的耦合系統及合成方法，在于現有的方法不能合理、精確、高效地針對閘門與啟閉設施進行地震-水流耦合動力響應分析，不能得出抑制閘門與啟閉設施地震-水流耦合動力響應的規律和破壞機理，從而不能為閘門提高抗震能力、抗水流沖擊能力提供了數據和技術支撐的問題。

本發明提供了一種水工閘門地震動和水流激勵的合成方法，包括：

獲取外力作用在水工閘門上的波形數據，所述波形數據包括地震波數據和流激波數據；

根據波形數據繪制波形曲線，對波形曲線進行合成得出動力波曲線，并將動力波曲線傳輸給終端；

通過終端對動力波曲線進行分析，得出合成結果。

優選地，地震波數據和流激波數據包括頻率、周期、振幅、功率譜。

優選地，根據波形數據繪制波形曲線，對波形曲線進行合成得出動力波曲線的方法：

根據所述地震波數據繪制以時間和加速度為橫縱坐標的地震波加速度時程曲線；

根據所述流激波數據繪制以時間和加速度為橫縱坐標的流激波加速度時程曲線；

對所述地震波加速度時程曲線和流激波加速度時程曲線進行耦合，生成所述動力波曲線。

優選地，對地震波加速度時程曲線和流激波加速度時程曲線進行耦合，生成動力波曲線的方法為：

獲取地震波數據或者流激波數據中的頻率I，當地震波數據或者流激波數據的頻率I大于其設定的頻率閾值時；對地震波數據和流激波數據中對應的周期、振幅、功率譜進行疊加，得出疊加后的周期I、振幅I、功率譜I；

根據頻率I，周期I、振幅I、功率譜I數據繪制動力波曲線。

本發明還公開一種水工閘門地震動和水流激勵的耦合系統，包括：

地震動加速度傳感器1，用于獲取地震作用在水工閘門上的地震波數據；

流激作用加速度傳感器3，用于獲取水流作用在水工閘門上的流激波數據；