拦污栅共振概念

手机版链接：https://m.trustexporter.com/cz1563758.htm
拦污栅
载荷（栅条单位长度上锁承受的井水压力荷载）
水的比重: 10 Kn/m³
计算水头： 4 M
栅条中心距： 0.036 M
静水压力荷载： 1.44 Kn/m
强度计算
横梁间距取： 606 Mm
栅条截面上的弯矩： 66102 Kn.m
栅条截面厚度取： 4 Mm
栅条截面高度取： 40 Mm
矩形栅条截面的抗弯模量 1066.67
Mm³
正应力: 62.0 N/mm³
拦污栅稳定验算
钢材的弹性模量： 206000 N/m㎡
钢材剪切弹性模量： 79000 N/m㎡
截面对y轴的惯性矩： 213 Mm4
截面的抗扭惯性矩： 853 Mm5
临界荷载： 4194 N
实际工作荷载： 4194 N
安全因素： 4.8 N
栅条振动的原因主要有两个因素：水流激振和自振频率。其中水流激振是拦污栅破坏的主要原因。水流在通过拦污栅时， 在局部损失发生的范围内，栅条尾部脱流产生的卡门涡街引起横向激振力，该激振力的频率随流速的增加而增加。当拦污栅表面作用力的频率与拦污栅的固有频率一致或接近时，将引起拦污栅共振，从而导致拦污栅破坏。随着水流雷诺数的增加，栅后可出现层流、周期性及紊流尾流三种流态。周期性尾流将激起拦污栅结构的周期性振动；紊流尾流则使结构产生随机性振动。拦污栅短期内就损坏，主要是周期性尾流的作用。栅后尾流是一种常见的流动现象，也是拦污栅振动的主要振源。
拦污栅震动问题采取措施（1）影响拦污栅绕流特性的主要因素有栅叶的剖面形状、栅叶的长宽比和栅叶的间距以及来流条件等。而栅叶前后缘形状是影响拦污栅栅叶振动强弱的最主要因素。因此， 控制栅叶前缘水流的状况可以改变栅叶的振动响应特性。 （2）栅条的共振取决于与横梁的间距、栅条之间的相互连接、栅条形状以及栅条间距等。栅条的自振频率主要取决于栅条的尺寸、形状、连接方式。因此，在设计拦污栅时应兼顾以上多种因素。 （3）加强栅条与山体构架的连接，采用良好的焊接，提高其固定系数，缩短每根栅条的自由长度，既增加栅条之间的固定点。为了提高整个栅片的自振频率，常用地脚螺栓、楔子板将栅片固定在栅槽内。 （4）减小过栅流速是一个重要措施，当过栅流速达到一定程度时，栅条尾部就会出现交替的旋涡脱落，其频率随过栅流速的增大而增大。意大利在抽水蓄能电站拦污栅方面有较成熟的经验，他们把出流时的平均过栅流速控制在1.2m/s 以下( 一般采用 0.8～1.0m/s)。在流连分布的均匀性方面，其最大流速与平均流速之比小于1.5（一般控制在小于 1.3）