大壩泄水閘門結(jié)構(gòu)流激振動監(jiān)測及強(qiáng)烈振動控制技術(shù)研究

嚴(yán)根華（1.南京水利科學(xué)研究院，江蘇南京，210029；2.水文水資源與水利工程國家重點(diǎn)實驗室，江蘇南京，210029）

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大壩泄水閘門結(jié)構(gòu)流激振動監(jiān)測及強(qiáng)烈振動控制技術(shù)研究

嚴(yán)根華1，2
（1.南京水利科學(xué)研究院，江蘇南京，210029；2.水文水資源與水利工程國家重點(diǎn)實驗室，江蘇南京，210029）

大壩泄水建筑物閘門、啟閉機(jī)等金屬結(jié)構(gòu)的運(yùn)行事故頻發(fā)，集中表現(xiàn)在閘門老化、腐蝕等結(jié)構(gòu)靜態(tài)損傷，但更為嚴(yán)重的是閘門結(jié)構(gòu)因動水荷載作用產(chǎn)生強(qiáng)烈振動而破壞，其后果也比較嚴(yán)重。工程上，閘門的流激振動問題廣泛存在，表現(xiàn)形式多種多樣，工程危害很大。通過現(xiàn)場閘門流激振動參數(shù)檢測，可以取得閘門振動量級，評估閘門運(yùn)行的安全性，尋找產(chǎn)生振動的原因，進(jìn)而提出控制和消除強(qiáng)烈振動的措施，確保閘門結(jié)構(gòu)的運(yùn)行安全。

閘門；流激振動監(jiān)測；強(qiáng)烈振動控制

0　前言

隨著我國水利水電工程建設(shè)的快速發(fā)展，閘門結(jié)構(gòu)的孔口尺寸、工作水頭、泄流量等均不斷提高，閘門結(jié)構(gòu)的流激振動問題愈加突出。工程上集中表現(xiàn)在：結(jié)構(gòu)變形偏大，局部動態(tài)應(yīng)力超標(biāo)；閘門水封漏水嚴(yán)重，自激振動問題突出；部分閘門結(jié)構(gòu)因水動力荷載作用復(fù)雜，閘下出現(xiàn)明滿流過渡流態(tài)或臨門水躍作用，閘門出現(xiàn)強(qiáng)烈振動現(xiàn)象；有的閘門或船閘閥門因門后廊道出現(xiàn)強(qiáng)空化空蝕作用荷載，引發(fā)閘閥門的強(qiáng)烈沖擊性振動，導(dǎo)致嚴(yán)重破壞。通過對不同工程泄水建筑物的流激振動現(xiàn)場檢測，獲取閘門結(jié)構(gòu)及鄰近結(jié)構(gòu)的振動量，分析產(chǎn)生結(jié)構(gòu)強(qiáng)烈振動的原因，根據(jù)現(xiàn)場存在的問題，提出控制或消除閘門強(qiáng)烈振動的措施，確保工程安全。

1　閘門自激振動監(jiān)測及其防治措施

閘門自激振動在國內(nèi)外水電工程中均有出現(xiàn)，并出現(xiàn)不同程度的問題。我國早期的皎口水庫泄水底孔弧形工作閘門就因水封自激振動而引發(fā)閘門的強(qiáng)烈振動，閘門支臂因動力失穩(wěn)而破壞；四川攀枝花米易灣灘水電站泄洪閘工作閘門也因頂水封的漏水產(chǎn)生自激振動，引起閘門的強(qiáng)烈振動；安徽蒙城船閘上閘首弧形閘門底水封也因發(fā)生自激振動而引發(fā)閘門的強(qiáng)烈振動；某大型水閘平面工作閘門頂水封亦發(fā)生水封漏水而引發(fā)閘門結(jié)構(gòu)的強(qiáng)烈振動，其振動量使水閘上部結(jié)構(gòu)也產(chǎn)生強(qiáng)烈振動，嚴(yán)重危害水閘結(jié)構(gòu)的運(yùn)行安全。

1.1閘門自激振動典型案例

1.1.1皎口水庫底孔弧形工作閘門的振動問題

深孔閘門的小開度振動是水利工程界泄水建筑物廣泛存在的問題。比較典型的工程有皎口水庫底孔弧形工作閘門的泄流振動破壞。該底孔（見圖1）在水庫建成運(yùn)行后，同時出現(xiàn)空蝕及閘門振動問題?？瘴g的原因主要由于進(jìn)口事故閘門門井進(jìn)水導(dǎo)致出現(xiàn)交匯水流，引起孔頂產(chǎn)生負(fù)壓區(qū)。小開度閘門振動主要由于門頂止水部件漏水和下泄水流不穩(wěn)定。

圖1　底孔剖面圖Fig.1 Profile of bottom outlet

在工作閘門啟門或閉門過程中，當(dāng)弧形門啟或閉至頂止水，與胸墻存在一定離合間隙時（此時相對開度n=0.085）出現(xiàn)炮擊式轟鳴，閘門支臂、面板及啟閉桿等部位均出現(xiàn)強(qiáng)烈振動響應(yīng)，底孔各部位的動水壓力也出現(xiàn)壓力波動現(xiàn)象。振動加速度、動應(yīng)力、水流脈動壓力等參數(shù)表現(xiàn)出明顯的周期性振動特征。現(xiàn)場檢測結(jié)果顯示，門前泄水道周圍邊界的脈動壓力的主頻較低，一般在20 Hz范圍以內(nèi)（圖3），臨近胸墻和水封部位的脈動壓力頻率較高，隨閘門頂止水與胸墻間隙的變化在45～140 Hz范圍內(nèi)變化，閘門的動應(yīng)力頻率具有類似特點(diǎn)。閘門面板和支臂的最大動應(yīng)力為5.5 MPa，接近頂止水部位測點(diǎn)的脈動壓力約0.125 MPa，閘門整體自振頻率約35 Hz。

圖2　閘門止水原設(shè)計布置Fig.2 Original design of gate seal

經(jīng)分析，這種閘門小開度周期性振動的原因是頂部漏水形成能量輸入和反饋系統(tǒng)，導(dǎo)致產(chǎn)生閘門的自激振動，同時閘門的振動又以作用力的形式施加于上游水體，引起水流壓力的脈動。如果不改變此種狀況，其振動不會自行停止。

圖3　水流脈動壓力能譜Fig.3 Energy spectra of pressure fluctuations

除小開度振動外，該閘門在大開度時也出現(xiàn)強(qiáng)烈振動，這種大開度強(qiáng)烈振動亦與胸墻止水密切相關(guān)。當(dāng)閘門開啟至相對開度n=0.8～0.96時，閘門出現(xiàn)強(qiáng)烈振動，并伴有巨大的轟轟聲，閘門的振動依然表現(xiàn)為周期性特征。觀測結(jié)果顯示，閘門最大動應(yīng)力達(dá)到35.0 MPa，雙倍振幅達(dá)70.0 MPa。閘門整體自振頻率為50 Hz，流激振動響應(yīng)的優(yōu)勢頻率約33 Hz。與小開度振動相比，大開度振動的頻率比小開度時要低得多，其主要原因仍然是胸墻止水漏水引起的自激振動。

1.1.2米易灣灘水電站泄洪閘振動特征

米易灣灘水電站泄洪閘是一個低水頭潛孔閘門，位于大壩右側(cè)，閘門采用卷揚(yáng)式啟閉機(jī)啟閉操作。電站建成后三孔泄洪閘門均出現(xiàn)不同程度的水封漏水和強(qiáng)烈的閘門振動現(xiàn)象。雖經(jīng)多次改造（包括水封改造、門頂增設(shè)橫梁等），但泄洪閘工作閘門的振動現(xiàn)象無法解決，仍然有很大的振動量。水封自激振動引起的水面駐波和振動水珠簾高達(dá)1 m以上。這種振動使閘門結(jié)構(gòu)的安全受到嚴(yán)重威脅。

三孔泄洪閘的頂水封為P形，側(cè)水封為方形，底水封為刀型。閘門因頂水封漏水出現(xiàn)不同程度的自激振動，止水拉裂也相當(dāng)嚴(yán)重。其中1號孔振動最為嚴(yán)重，2號孔次之。在100 m以上范圍都能聽見振動引起的噪聲，噪聲量級約在70分貝以上，屬于高頻振動。

圖4　閘門啟閉桿的振動能譜Fig.4 Vibrational energy spectra of gate hoist bar

圖5　支臂切向振動能譜Fig.5 Energy spectra of tangential vibration of arm

檢測發(fā)現(xiàn)，閘門門頂出現(xiàn)較大的撓度變形，最大變形量約25 mm（見圖6），水封最大預(yù)壓量調(diào)到28 mm時漏水問題基本解決，但閘門仍存在振動，個別閘門振動量反而加劇。閘門振動出現(xiàn)的駐波高度1 m以上。

1.1.3蒙城船閘上閘首弧形閘門自激振動

蒙城船閘位于安徽亳州地區(qū)，該船閘建于20世紀(jì)70年代，上閘首采用下沉式弧形閘門，下閘首采用人字型閘門。投運(yùn)以來經(jīng)常發(fā)生閘門振動，為此該工程于2007年進(jìn)行除險加固改造，閘門結(jié)構(gòu)重新改造設(shè)計，并于2008年重新投入運(yùn)行，結(jié)果在閘門部分開度和接近全關(guān)位時發(fā)生了嚴(yán)重的閘門自激振動。閘門振動激起的門前水面駐波高達(dá)0.5 m以上。其振源存在兩個方面，一是水封本身出現(xiàn)自激振動，二是閘門下部出流產(chǎn)生旋滾沖擊作用力引起強(qiáng)烈振動。晚間閘門出現(xiàn)強(qiáng)烈振動時嚴(yán)重干擾附近居民的正常生活，其強(qiáng)度類似中度地震。

圖6　閘門變形示意圖Fig.6 Deformation of the gate

1.1.4水閘頂水封自激振動

某工程水閘平面閘門因頂水封出現(xiàn)漏水而引起自激振動（見圖7）。這種自激振動出現(xiàn)在閘門寬度方向中的某一處或某幾處位置。最大自激振動寬度約1.5 m，隨閘門開度不同振動量也有所不同。出現(xiàn)這種現(xiàn)象的主要原因是閘門制作加工時平面度不滿足要求，水封局部與頂壓板接觸時不會出現(xiàn)漏水現(xiàn)象，部分接觸時出現(xiàn)漏水甚至引發(fā)自激振動問題。這種水封的自激振動具有局部性，振動頻率也相對較高。

圖7　閘門頂水封漏水情況及部分自激振動區(qū)Fig.7 Leaky water-seal at the top of gate and some self-induced vibration areas

檢測結(jié)果顯示：（1）三扇閘門頂止水壓板的平面度（最高點(diǎn)與最低點(diǎn)的差值，下同）為4.3～7.2 mm；（2）第1道（上面一道）頂止水橡皮的平面度為10.5～35.8 mm；（3）閘門面板的平面度（含邊梁）在8.6～13.9 mm范圍內(nèi)變化。由此可見，閘門的頂壓板平面度、頂水封平面度以及閘門面板的平面度均存在不同程度的問題，導(dǎo)致閘門沿門寬度方向出現(xiàn)自激振動問題。因此，要實現(xiàn)第1道頂止水橡皮在閘門關(guān)閉狀態(tài)下的止水要求，需調(diào)整該橡皮在高程方向上與閘門頂止水壓板的配合關(guān)系，并避免面板摩擦干涉引起止水橡皮變形。

顯然，閘門的制作安裝存在問題，平整度不滿足要求，水封會沿著門體寬度方向預(yù)壓不均勻，產(chǎn)生自激振動的條件。

在閘門全關(guān)或微小小開度狀態(tài)，部分測點(diǎn)出現(xiàn)單頻振動（頻率在20～25 Hz之間），部分測點(diǎn)的振動具有多頻段隨機(jī)振動特征，而且振動頻率一般在10 Hz以上。說明閘門產(chǎn)生自激振動時的能量分布不是一個單頻，而是具有多個頻段的復(fù)雜振動，亦即激發(fā)了多個頻率的振型。圖8為閘門小開度50 mm振動的能譜密度。

圖8　閘門開度50 mm振動譜密度Fig.8 Vibration spectrum density with 50 mm gate opening

1.2閘門自激振動的防治措施

閘門水封自激振動的原因是多方面的，防治措施也應(yīng)根據(jù)問題出現(xiàn)的原因進(jìn)行處理。一般可歸納為如下幾個方面。

1.2.1由于剛度不足引發(fā)的自激振動

對于低水頭、大跨度、大尺寸閘門結(jié)構(gòu)而言，因頂水封部位剛度不足導(dǎo)致的水封在高壓水作用下產(chǎn)生局部水封漏水并誘發(fā)的自激振動現(xiàn)象，一般可以通過增加結(jié)構(gòu)剛度與調(diào)整水封結(jié)構(gòu)形式來實現(xiàn)閘門自激振動的控制。

1.2.2因水封形式不當(dāng)引發(fā)的自激振動問題

對于水封體型設(shè)計不當(dāng)而引起的水封自激振動問題則需要通過改變水封布置形式來處理。對于頂水封，一般采用2道水封，在閘門開啟過程中需要確保這2道水封的作用，并且避免因局部出現(xiàn)漏水而誘發(fā)強(qiáng)烈自激振動現(xiàn)象。實例1中原設(shè)計閘門第2道頂水封布置不當(dāng)，使該閘門在相對開度no=0.085和大開度n=0.8～0.96開度情況下均出現(xiàn)了強(qiáng)烈的振動。其原因主要由于第2道止水翻卷，局部產(chǎn)生漏水形成強(qiáng)烈自激振動。振動的嚴(yán)重后果使閘門支臂動力失穩(wěn)后失事。水封自激振動的頻率激發(fā)了閘門支臂的一階和二階橫向振動固有頻率，出現(xiàn)支臂共振和參數(shù)共振。

修改方案采用了如下幾個方面：（1）保留原來的2道水封，調(diào)整第2道水封體型和尺寸；（2）在改建的頂坎上增設(shè)第3道水封；（3）進(jìn)行閘門結(jié)構(gòu)的動力抗振優(yōu)化設(shè)計，避免結(jié)構(gòu)共振和支臂的參數(shù)振動；（4）加大工作門上游頂壓坡比改善來流水動力條件，消除空化源。經(jīng)多年運(yùn)行，證明上述修改措施是有效的，目前該閘門運(yùn)行安全平穩(wěn)。

1.2.3因水封構(gòu)造不當(dāng)產(chǎn)生的自激振動問題

水封構(gòu)造形式不當(dāng)引起的閘門自激振動在工程上也經(jīng)常出現(xiàn)。比如蒙城船閘上閘首水封漏水引起的自激振動是比較典型的實例。

該閘門具有如下幾方面特點(diǎn)：（1）上閘首閘門采用下沉式弧形閘門，門后流態(tài)復(fù)雜多變，閘門經(jīng)歷臨門水躍、臨界淹沒水躍等水動力作用，容易誘發(fā)閘門振動，一般在現(xiàn)代船閘中不采用類似門型。（2）閘門底水封設(shè)置在面板底緣上方，采用山形止水，變形區(qū)可能局部符合水封漏水后形成自激振動的條件。（3）閘下經(jīng)常出現(xiàn)臨界出流流態(tài)，底緣下方旋滾容易生成較大脈動壓力荷載。當(dāng)閘門下游水位淹沒下游底主梁時，淹沒水躍對閘門底主梁產(chǎn)生了向上的頂托水動力作用，底橫梁開孔處出現(xiàn)向上噴水現(xiàn)象，由此造成了強(qiáng)烈振動。

閘門運(yùn)行過程中出現(xiàn)兩種不同的振動形態(tài)：閘門處于關(guān)閉狀態(tài)和開啟過程中的振動。不同狀態(tài)的振動來源于不同的振源。閘門開啟過程的振動源主要來自以下兩部分激勵力作用：（1）閘門后臨門水躍或臨界淹沒水躍形成的脈動荷載對閘門結(jié)構(gòu)的沖擊作用；（2）小開度閘下部不穩(wěn)定流動對閘門結(jié)構(gòu)的激勵。閘門關(guān)閉擋水狀態(tài)下出現(xiàn)強(qiáng)烈振動的根本原因在于底水封漏水，現(xiàn)場觀測顯示，閘門底緣存在漏水現(xiàn)象，沿著門寬方向漏水量分布也不均勻，這種不均勻的漏水量是誘發(fā)閘門強(qiáng)烈振動的基本條件。

閘門結(jié)構(gòu)的構(gòu)造（包括質(zhì)量和剛度分布）所形成的結(jié)構(gòu)低階自振頻率振型在一定程度上會被水封漏水形成的動荷載激發(fā)，從而產(chǎn)生結(jié)構(gòu)共振。

從閘門振動強(qiáng)度看，閘門全關(guān)擋水狀態(tài)下的振動量很大，閘門門體上部最大位移約60 mm，呈大幅度擺動狀態(tài)。不僅對閘門結(jié)構(gòu)本身造成很大危害，而且對船閘其他建筑物及其周邊居民住房安全均產(chǎn)生嚴(yán)重威脅，必須采取措施予以解決。

引起閘門振動的原因是多方面的，涉及水動力荷載、結(jié)構(gòu)動力學(xué)及流固耦合相互作用問題，因此在采取永久措施前需要進(jìn)行閘門的水彈性振動試驗研究，搞清閘門漏水產(chǎn)生的水動力荷載特性，分析研究結(jié)構(gòu)的動力特性，考查導(dǎo)流板傾角對下游閘室消能及閘門振動的影響。同時修改水封結(jié)構(gòu)形式，避免形成水封自激振動的條件。另外開展現(xiàn)場振動觀測試驗，掌握第一手資料十分必要，可以為閘門結(jié)構(gòu)的動力修改提供必要的依據(jù)。

1.2.4閘門制造安裝質(zhì)量控制

眾多工程運(yùn)行經(jīng)驗表明，閘門結(jié)構(gòu)（包括水封、門槽支承導(dǎo)軌等）以及胸墻結(jié)構(gòu)的制作質(zhì)量和精度將直接影響閘門結(jié)構(gòu)的運(yùn)行安全。特別對于大尺寸閘門結(jié)構(gòu)而言，其制造和安裝施工質(zhì)量應(yīng)有更高的要求，閘門面板的平整度、水封本身的平面度、胸墻的平面度等均需滿足設(shè)計規(guī)定的控制標(biāo)準(zhǔn)和要求。同時力求做到沿門寬方向水封預(yù)壓量均勻，消除水封局部漏水形成自激振動的條件。

閘門水封漏水造成結(jié)構(gòu)的強(qiáng)烈自激振動是水利工程界的一種常見現(xiàn)象。這種自激振動可以發(fā)生在平面閘門，也可能發(fā)生在弧形閘門上。通過典型工程分析，可以得到如下幾點(diǎn)結(jié)論：

（1）引發(fā)閘門止水自激振動的原因是多方面的。常見的情況是閘門因剛度不足，局部出現(xiàn)水封漏水，引起水封自激振動；閘門面板平整度沒有得到有效控制，部分區(qū)間水封壓縮超標(biāo)，部分區(qū)間出現(xiàn)水封漏水，形成水封自激振動條件；閘門止水形式不當(dāng)，運(yùn)行過程中出現(xiàn)水封翻卷現(xiàn)象，部分區(qū)間漏水，引發(fā)水封自激振動現(xiàn)象。

（2）控制閘門的自激振動除優(yōu)化水封體型設(shè)計和考慮閘門結(jié)構(gòu)剛度滿足要求外，對弧形閘門尚需考慮支臂的動力穩(wěn)定性和共振防治設(shè)計。

（3）為了防止水封自激振動，除對水封形式、結(jié)構(gòu)進(jìn)行抗振設(shè)計外，還需要從水封材質(zhì)、閘門結(jié)構(gòu)制造和安裝精度等方面進(jìn)行嚴(yán)格把關(guān)和控制。

2　臨門水躍誘發(fā)閘門振動及其防治措施

某工程是一座供水、灌溉結(jié)合發(fā)電，具有綜合效益的水利樞紐工程。該樞紐主要泄洪設(shè)施為16孔凈寬12 m的泄洪閘。原設(shè)計最小運(yùn)行開度為3 m。近年來該地區(qū)嚴(yán)重干旱缺水，根據(jù)實際運(yùn)行要求，可能出現(xiàn)最小泄量小于10 m3/s，迫切需要閘門作小開度運(yùn)行。而目前的閘門最小容許開度為3 m，下泄流量較大，水資源浪費(fèi)嚴(yán)重。運(yùn)行部門為了滿足下游小流量用水要求，提出水閘在小于3 m開度范圍內(nèi)投入運(yùn)行，以充分利用水資源。

為了解決水閘開度的設(shè)計限制與合理利用水資源之間的矛盾，決定開展泄洪閘小開度運(yùn)行閘門振動原型觀測研究，以制定合理的閘門小開度安全運(yùn)行操作規(guī)程。

2.1檢測內(nèi)容與方法

在分析論證閘門結(jié)構(gòu)受力和振動特征的基礎(chǔ)上，綜合考慮閘門結(jié)構(gòu)構(gòu)造特點(diǎn)和現(xiàn)場條件，分別在淺槽區(qū)6號門和深槽區(qū)12號門上關(guān)鍵部位布置了6個（每個3個方向，共計18個通道）振動加速度傳感器，以拾取閘門關(guān)鍵部位的三向（順?biāo)飨?、切向及?cè)向）振動量；振動位移的測量采用雙積分放大器實現(xiàn)。此外在閘門面板主橫梁、主縱梁、支臂端部及褲衩等部位布置了48個應(yīng)變計。閘門結(jié)構(gòu)的測量采用電阻應(yīng)變測量方法。本次試驗采用直接貼片的方式進(jìn)行。具體測點(diǎn)布置見圖9所示。閘門振動信號通過5828型雙積分放大器與電荷放大器放大后，用專用數(shù)據(jù)采集和信號分析系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)的分析處理；閘門應(yīng)力應(yīng)變和水流脈動壓力信號通過DH5937型應(yīng)變測量和分析系統(tǒng)濾波放大后進(jìn)行采集處理。測量分析流程見圖10所示。

2.2檢測結(jié)果及運(yùn)行安全性評價

（1）水流流態(tài)觀測顯示：當(dāng)閘門小開度泄水時，上游庫水面平穩(wěn)；但在特定的下游水位和部分小開度時閘門底部處于淹沒流狀態(tài)。臨門水躍拍擊門體，成為閘門產(chǎn)生強(qiáng)迫振動的振源。

（2）閘門模態(tài)試驗結(jié)果表明：閘門結(jié)構(gòu)支臂的一階振型仍為橫向彎曲振動變形，相應(yīng)的頻率為13.8 Hz；徑向一階振動頻率為18.5 Hz，其振型為門葉面板上部懸臂結(jié)構(gòu)的彎曲變形，符合結(jié)構(gòu)的構(gòu)造特征。二階振型為門葉上部的彎曲和中部的鼓脹變形。根據(jù)結(jié)構(gòu)的構(gòu)造特征，支臂的切向振動模態(tài)主要反映閘門支臂部件的切向變形振動。沿弧形門的整體切向變形將與啟閉桿的剛度有關(guān)。

圖9　閘門振動測點(diǎn)布置圖Fig.9 Layout of measuring points for gate vibration

圖10　測量分析系統(tǒng)流程Fig.10 Flow chart of measurement and analysis system

圖11　6號工作門振動均方根值隨開度變化過程（庫水位21.5 m）Fig.11 Relation between RMS of vibration of No.6 working gate and gate opening（21.5 m reservoir water level）

（3）閘門的應(yīng)力分布具有類似特征。上主橫梁跨中翼緣拉應(yīng)力為60.6 MPa；上主橫梁跨中上方中隔板翼緣應(yīng)力處于受壓狀態(tài)，為-24.3 MPa。下主橫梁跨中翼緣應(yīng)力為65.8 MPa；下主橫梁跨中上方中隔板翼緣應(yīng)力系拉應(yīng)力，為34.6 MPa；右支臂與閘門上主橫梁相接處玄桿頂部應(yīng)力為-40.8 MPa，右側(cè)面（外側(cè)）應(yīng)力為-51.1 MPa，左側(cè)面（內(nèi)側(cè)）應(yīng)力為-75.7MPa；右支臂下玄桿的應(yīng)力較上支臂大，其中頂部應(yīng)力為-87.6MPa，右側(cè)面（外側(cè)）應(yīng)力為-56.2 MPa，左側(cè)面（內(nèi)側(cè)）應(yīng)力為-72.1 MPa；與閘門上主橫梁相接處的左支臂上玄桿頂部應(yīng)力為-55.3 MPa，右側(cè)面（內(nèi)側(cè)）應(yīng)力為-60.3 MPa；左支臂下玄桿的應(yīng)力較上支臂大，其中頂部應(yīng)力為-78.0 MPa，右側(cè)面應(yīng)力為-75.7 MPa，左側(cè)面應(yīng)力為-91.3 MPa。

圖12　閘門振動功率譜密度（庫水位：22.0 m、閘門開度：30 mm）Fig.12 Vibrational power spectrum density of the gate（22.0 m reservoir water level and 30 mm gate opening）

監(jiān)測結(jié)果表明：閘門關(guān)鍵部位的應(yīng)力均在100MPa以內(nèi)，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度滿足安全運(yùn)行要求。

（4）閘門流激振動試驗結(jié)果表明：在閘門開啟30～3 000 mm間的開度范圍內(nèi)，閘門的振動量亦表現(xiàn)出兩頭開度振動大、中間小的變化特征，而小開度時的閘門振動更為明顯。閘門的振動量不僅與庫水位有關(guān)，與下游水位和閘門開度也密切相關(guān)。這是閘門小開度時，閘下水流出現(xiàn)淹沒水躍和臨門水躍，對門體產(chǎn)生拍擊作用的緣故。因此在庫水位較低的情況下，也會出現(xiàn)較大的振動量，閘門振動量隨庫水位的影響沒有明顯的規(guī)律性。

由觀測結(jié)果可以看出：閘門的振動量以小開度30 mm最大，50 mm略小，100 mm、200 mm最小。隨后振動量隨開度的增加逐漸回升。從振動方向看，閘門振動的切向振動量最大，徑向次之，側(cè)向振動量最小。相應(yīng)振動均方根值分別為2.1 m/s2、1.19 m/s2及0.58 m/s2。較大的振動量出現(xiàn)在閘門開度為30 mm和1 500 mm時。從振動量與開度變化關(guān)系看，當(dāng)閘門開啟至3 000 mm時，各測點(diǎn)的振動加速度出現(xiàn)下降趨勢。

（5）閘門動位移測試結(jié)果顯示，閘門體的振動量以面板略大，支臂次之。面板振動較大的部位位于門葉下部，這與閘門結(jié)構(gòu)的受力特征密切相關(guān)。閘門徑向最大振動位移均方根值為1.14 mm，切向最大振動位移量為1.4 mm，側(cè)向最大振動位移均方根值為1.58 mm。閘門的較大振動位移出現(xiàn)在開啟高度100 mm以下，避開這些開度后振動位移均方根值可控制在0.5 mm之內(nèi)。

（6）閘門的水動力作用包括門體上游面水流脈動壓力和小開度門后旋滾兩部分作用力。上游面脈動壓力主能量一般分布在0～10 Hz頻段，優(yōu)勢頻率在0～5 Hz之間；下游面底緣部位的旋滾作用屬于沖擊型荷載。前者僅當(dāng)閘門處于極小開度運(yùn)行時，因下泄水流的不穩(wěn)定導(dǎo)致閘門在小開度產(chǎn)生較大振動；后者可激發(fā)閘門的低階振型，振動響應(yīng)將更大，運(yùn)行時這種工況應(yīng)當(dāng)避免。

（7）閘門局部開啟時振動應(yīng)力量級不大，各部位的動應(yīng)力一般在2.0 MPa以內(nèi)。但閉門過程的動應(yīng)力相對較大，支臂最大動應(yīng)力為16.0 MPa，位于支臂與面板相接部位；面板最大動應(yīng)力為26.0 MPa，位于下主橫梁中部。這是由于閉門過程中產(chǎn)生水封與側(cè)軌摩擦和油缸不平穩(wěn)運(yùn)動產(chǎn)生的振動所致。

（8）通過對泄洪閘流激振動原型觀測成果的綜合分析，提出閘門的泄洪調(diào)度和小開度運(yùn)行應(yīng)遵循如下操作規(guī)程：

①根據(jù)對閘下水流流態(tài)、閘門動力特性、流激振動加速度、動位移及動應(yīng)力等參數(shù)的綜合分析，淺槽區(qū)閘門的較大振動量出現(xiàn)在開度為30 mm和50 mm時；較大的振動位移出現(xiàn)在開度1 500 mm以上。因此，小開度閘門的運(yùn)行區(qū)域宜在e=100～500 mm，盡量避免在30～50 mm的極小開度范圍內(nèi)運(yùn)行，并確保閘下出流始終保持處于明流狀態(tài)。

②深槽區(qū)閘門在小開度時可能出現(xiàn)淹沒水躍和臨門水躍，會對門體產(chǎn)生拍擊作用，造成較強(qiáng)振動。在試驗下游水位條件下，較大振動量出現(xiàn)在閘門開啟高度100 mm以下。若下游水位上漲，則強(qiáng)振區(qū)的閘門開度還會增加，因此深槽區(qū)閘門的開啟高度宜在200 mm以上，并隨下游水位的增加作相應(yīng)提高。

③閘門小開度運(yùn)行時，尤其閘門開度處于100mm附近時，需要注意液壓系統(tǒng)保壓和開度控制問題，確保閘門運(yùn)行開度的穩(wěn)定性。

④本工程泄洪閘工作水頭雖然不是很高，但仍需密切關(guān)注閘門小開度運(yùn)行時底緣下方溢流面混凝土的蝕損情況，發(fā)現(xiàn)問題及時處理。

3　空化空蝕引發(fā)的閘（閥）門強(qiáng)烈振動與防治措施

除門后淹沒水躍作用外，空穴水流及門后氣囊運(yùn)行動力作用對閘門結(jié)構(gòu)的危害也很大。某工程泄洪底孔采用壓力短進(jìn)口形式，由于進(jìn)水口體型設(shè)計不當(dāng)，產(chǎn)生空穴水流，這種巨大的空化潰滅作用力施加于門體造成閘門的強(qiáng)烈振動，部分工況出現(xiàn)共振，引起閘門支臂動力失穩(wěn)而破壞。通過模型試驗和原型觀測，調(diào)整了進(jìn)口體型，消除了空穴流動和閘門的強(qiáng)烈振動。

此外，某大型船閘輸水閥門運(yùn)行過程中出現(xiàn)門楣空穴，在門后形成巨大的氣囊運(yùn)動，這種低壓氣囊的振蕩和爆裂產(chǎn)生巨大的激振力作用于閘門，從而引起閥門結(jié)構(gòu)和壩體結(jié)構(gòu)的強(qiáng)烈振動，實測最大振動加速度達(dá)100 m/s2，閥門的振動響應(yīng)為沖擊型波形曲線（見圖13）。

為有效消除這種振源，采用門楣通氣的辦法，消除了空化源，最終消除了門后負(fù)壓氣囊，控制了閘門的振動。

圖13　壩體的振動響應(yīng)為沖擊型波形曲線Fig.13 Vibration response of the dam with impact-type wave curve

4　巨型事故檢修門下閘蓄水時閘門強(qiáng)烈振動監(jiān)控研究

深溪溝水電站位于四川省大渡河中游漢源縣與甘洛縣接壤處，為大渡河干流規(guī)劃中的第十八梯級電站，工程的主要任務(wù)是發(fā)電，裝機(jī)4臺，總?cè)萘?60 MW，年發(fā)電量32.35億kW·h。

1號和2號泄洪洞平行布置，長各為1 390.07 m 和1 543.54 m，二者體型尺寸基本相同，僅在長度上略有差別。隧洞進(jìn)口段設(shè)事故閘門，孔口尺寸15.5m× 18.12 m（寬×高），其閘門為潛孔平面閘門，下游止水，動水閉門，充水閥充水平壓后靜水啟門，采用2× 8 000 kN固定卷揚(yáng)啟閉機(jī)操作。

為妥善解決瀑布溝水電站下閘斷流期下游臨時取水問題，擬利用深溪溝圍堰蓄水向下游供水的方案，以滿足其正常的生產(chǎn)、生活用水需求。由于深溪溝水電站1號、2號泄洪（導(dǎo)流）洞事故門尺寸巨大，局部開啟后向下游供水是一種超常規(guī)的運(yùn)行操作，尚無工程先例，系國內(nèi)首創(chuàng)，國際上也無類似大尺寸閘門局部開啟的運(yùn)行經(jīng)驗，其安全性引起了工程界和行業(yè)的高度關(guān)注。因此為保障工程運(yùn)行安全、方便管理、發(fā)揮效益，擬通過對水工建筑物水力學(xué)和金屬結(jié)構(gòu)振動原型觀測，取得閘門運(yùn)行的實際動態(tài)資料，制定閘門合理運(yùn)行操作規(guī)程，及時發(fā)現(xiàn)異?，F(xiàn)象，分析原因并采取措施。通過系統(tǒng)分析評價，為閘門的安全運(yùn)行管理提供科學(xué)依據(jù)，積累經(jīng)驗，制定更為合理的操作規(guī)程。

重點(diǎn)研究了閘門下門過程中閘門結(jié)構(gòu)及上部啟閉機(jī)支撐塔架結(jié)構(gòu)的振動加速度、動應(yīng)力、動位移、空化噪聲、水流脈動壓力等動力參數(shù)，為大尺寸平面事故閘門局部開啟運(yùn)行提供安全評估依據(jù)。

4.1原型觀測主要內(nèi)容

為了比較全面地取得建成后的閘門結(jié)構(gòu)運(yùn)行特性，對閘門的運(yùn)行期安全性態(tài)進(jìn)行科學(xué)評價，并為閘門的安全運(yùn)行制定合理操作規(guī)程，具體觀測內(nèi)容如下：

（1）在閘門上布置安裝加速度傳感器、位移傳感器及應(yīng)變計，測量閘門結(jié)構(gòu)在運(yùn)行期的流激振動情況，取得閘門振動的加速度、動位移及其動應(yīng)力、變形等物理參數(shù)，明確振動類型、性質(zhì)及其量級等，明確水動力荷載作用下閘門的振動程度及其危害性。

（2）在閘門的上、下游面板、底緣等部位安裝布置高精度脈動壓力傳感器，測試閘門在不同水位、開度條件下作用于門體的水流脈動壓力荷載。獲取閘門運(yùn)行過程中典型部位的壓力脈動量級，取得作用于閘門結(jié)構(gòu)關(guān)鍵部位的荷載信息。通過隨機(jī)數(shù)據(jù)處理，分析荷載量級及其譜特征，把握動荷載高能區(qū)頻域能量分布狀況，為閘門振動分析奠定基礎(chǔ)。

（3）在門槽段上布置空化噪聲傳感器、位移傳感器及應(yīng)變計，測量閘門結(jié)構(gòu)在運(yùn)行期門槽段的空化情況，明確空化性質(zhì)及其量級等。

（4）在閘門周邊建筑物上布置安裝位移傳感器，測量運(yùn)行期閘門結(jié)構(gòu)周邊建筑物的振動情況，取得其振動的動位移參數(shù)，明確振動類型、性質(zhì)及其量級等。

（5）根據(jù)對閘門結(jié)構(gòu)靜動力特性、水流動水壓力、閉門和啟門過程中的流激振動特性、空化噪聲等水力結(jié)構(gòu)參數(shù)測量資料和成果的綜合分析，對閘門在運(yùn)行期間的振動安全性進(jìn)行評價，以評價閘門的制造和安裝質(zhì)量及其運(yùn)行的安全性，提出適宜的閘門安全運(yùn)行操作規(guī)程，確保工程長期高效運(yùn)行。

4.2測試成果及流激振動安全性評價

4.2.1閘門結(jié)構(gòu)水動力荷載作用特征

當(dāng)閘門下閘過程和局部開啟運(yùn)行時，下泄水流產(chǎn)生的脈動壓力荷載作用于閘門結(jié)構(gòu)，引起閘門結(jié)構(gòu)的振動，因此水流脈動壓力是引發(fā)閘門振動的主要動力源。本次原型觀測主要測量了閘門近底緣部位的門體脈動壓力。圖14給出了閘門開啟和關(guān)閉過程中的門前水位過程線，典型脈動壓力測點(diǎn)脈動量全過程變化時域過程線見圖15。測量數(shù)據(jù)表明，在閘門小開度范圍（2.2 m、2.1 m、2.0 m、1.9 m、1.7 m、1.6 m、1.5 m）內(nèi)，門頂部的脈動壓力均方根值最小，門底部的脈動壓力均方根值相對較大，對應(yīng)狀態(tài)的時均壓力值較小，反映了閘下水流流速引起水流紊動加劇的特點(diǎn)，實測最大脈動壓力均方根值為11 kPa，若按3倍均方根值計算最大值，則最大脈動壓力為33 kPa。此外脈動壓力和時均壓力隨著水位的升高逐漸變大。閘門閉門階段，底部壓力表現(xiàn)出一定量級的負(fù)壓，反映了底部負(fù)壓的變化特性。從譜分析結(jié)果來看，水流脈動壓力的主能量一般集中在10 Hz以內(nèi)的低頻區(qū)。

4.2.2事故閘門的振動加速度特征

閘門在整個觀測時段內(nèi)的典型振動加速度數(shù)字特征見圖16（a），典型下門、啟門及局部開啟泄流時閘門振動加速度時域過程、時頻圖見圖16（b）。測試結(jié)果表明：在閘門啟閉機(jī)關(guān)閉或開啟過程中，閘門出現(xiàn)較大振動量，這與閘門由靜止到運(yùn)動產(chǎn)生動力加速度有關(guān)，也與閘門處于垂直升降運(yùn)動狀態(tài)有關(guān)。

在事故閘門局部開啟泄流時，閘門振動加速度隨上游水位升高而逐漸增加，這與水流動能增加密切相關(guān)：水流對門體的動力作用加大，也摻雜了水流對測量傳感器基座和外殼的不穩(wěn)定作用。門體下部振動量較小，上部測點(diǎn)測得的振動量相對較大。閘門上部振動增大的原因可能與以下幾方面因素有關(guān)：（1）門體上部受到水體翻滾作用；（2）門頂止水部位存在縫隙水流引起閘門振動；（3）安裝于門頂?shù)牟糠謧鞲衅鞅旧硎艿剿鞯闹苯觿恿ψ饔玫?。此外部分傳感器還受到現(xiàn)場電源等電磁干擾影響。因此門頂部位的振動量并不能完全代表閘門的振動情況。

圖14　上游水位隨時間的變化關(guān)系圖Fig.14 Relation between upstream level and the time

圖15　典型測點(diǎn)脈動壓力全過程變化時域過程線Fig.15 Process line of fluctuating pressure of typical measuring point

在閘門局部開啟泄流情況下，閘門結(jié)構(gòu)的振動響應(yīng)未出現(xiàn)大幅變化的不穩(wěn)定現(xiàn)象，表現(xiàn)為穩(wěn)態(tài)振動響應(yīng)，其響應(yīng)量級與水流作用成對應(yīng)關(guān)系，即輸入激勵的增大導(dǎo)致輸出響應(yīng)的穩(wěn)定增大。在閘門小開度（2.2 m、2.1 m、2.0 m、1.9 m、1.7 m、1.6 m、1.5 m）泄水過程中，閘門振動能量分布較寬，未發(fā)生閘門共振的跡象。

4.2.3閘門振動應(yīng)力變化特征

閘門實測應(yīng)力數(shù)據(jù)顯示，振動應(yīng)力平均值及動應(yīng)力均方根值隨庫水位升高而加大。在較高水位（650 m）情況下門體振動應(yīng)力均方根值在10 MPa以內(nèi)，動應(yīng)力平均值均在100 MPa以內(nèi)。動應(yīng)力量值較小。閘門振動應(yīng)力主能量集中在10 Hz以內(nèi)的低頻范圍。

圖16　典型啟門時振動加速度時域過程、功率譜密度、概率密度圖及時頻圖Fig.16 Vibration acceleration process line，power spectrum density，probability density and time-frequency analysis during the process of opening gate

總體上看，除閘門開啟或關(guān)閉過程出現(xiàn)應(yīng)力突然增加外，閘門局部開啟（開度2.2 m、2.1 m、2.0 m、1.9 m、1.7 m、1.6 m、1.5 m）情況下門體的振動應(yīng)力沒有出現(xiàn)大幅的變化和劇烈的不穩(wěn)定振動現(xiàn)象，振動過程是穩(wěn)定的。有關(guān)動應(yīng)力時域變化過程和數(shù)字特征及譜特征變化見圖17。

4.2.4閘門啟閉機(jī)支撐塔架振動特性

在進(jìn)行閘門振動測試時，還同時測量了閘門運(yùn)行情況下固定開度及啟閉等工況下的閘門啟閉機(jī)排架的振動位移數(shù)字特征及其譜特征。數(shù)據(jù)顯示，在閘門啟閉機(jī)關(guān)閉或者開啟時，啟閉機(jī)支撐塔架振動位移均方根值段內(nèi)出現(xiàn)較大的變化，存在一定的振動位移，位移均方根值較大值約在1.3 mm，測到的最大位移峰值約5.5 mm。此時人體明顯有震感，這是啟閉機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)誘發(fā)的高聳結(jié)構(gòu)振動。

在啟閉機(jī)停機(jī)靜止、閘門局部開啟泄流狀態(tài)下，啟閉機(jī)塔架頂面仍有微幅振動位移，實測最大位移均方根值在0.19 mm以內(nèi)；塔柱及地面振動位移均方根值很小。典型啟閉機(jī)塔架振動時域過程和時頻譜繪于圖18。

圖17　閘門降落過程的閘門應(yīng)力時域及分析圖Fig.17 Stress process line and analysis of the gate during the process of closing gate

圖18　典型啟閉機(jī)塔架振動時域過程和時頻譜Fig.18 Typical vibration process and time-frequency spectrum of hoist tower

4.2.5閘門結(jié)構(gòu)動力特性

2號泄洪排沙洞事故檢修閘門模態(tài)分析結(jié)果指出，閘門結(jié)構(gòu)整體和各向振動響應(yīng)識別結(jié)果均反映閘門各振動振型（見圖19），結(jié)構(gòu)本身一階基頻為12.457 Hz，二階振型對應(yīng)頻率為29.755 Hz；第三階振型為門體高階彎曲振型，對應(yīng)頻率為34.548 Hz。

若考慮流固耦合作用影響，一階基頻將下降為6.23～8.71 Hz，仍為整體扭轉(zhuǎn)變形振動；二階流固耦合振動頻率降為14.87～20.83 Hz，為門體縱向彎曲振動變形；三階為縱向二階彎曲，相應(yīng)振動頻率為17.30～24.18 Hz。

圖19　閘門低階振型圖Fig.19 Low order mode shapes of the gate

4.2.6門槽水流的空化特征

為考察平面事故閘門作小開度局部開啟運(yùn)行時門槽是否會發(fā)生空化的問題，本次原型觀測專門在閘門底緣附近布置了空化噪聲傳感器，以監(jiān)測閘門小開度泄水過程中的空化狀況。圖20給出不同閘門開度和水位條件下的閘門槽底部空化噪聲的功率譜特征，將這些噪聲譜密度與沒有水流作用時的背景噪聲譜特征進(jìn)行比較分析。

實測門槽空化噪聲數(shù)據(jù)顯示，隨著庫水位升高、閘門開度增加，閘門底緣位于門槽部分的低頻段水流空化噪聲增加，反之隨著庫水位下降和閘門開度減小，低頻段空化噪聲能量明顯下降。從總體上看，反映水流空化的高頻信息能量沒有明顯增加，說明閘門在絕對開度1.5～2.0 m以內(nèi)的小開度狀態(tài)下閘門門槽沒有發(fā)生水流空化現(xiàn)象，開度2.5 m以上門槽發(fā)生一定程度的空化，這符合模型試驗觀測變化情況。同時也說明，根據(jù)模型試驗結(jié)果選定的運(yùn)行操作方案是正確的。

4.2.7閘門小開度運(yùn)行安全性評價

水流脈動壓力測量結(jié)果顯示，在閘門小開度范圍（2.2 m、2.1 m、2.0 m、1.9 m、1.7 m、1.6 m、1.5 m）內(nèi)，門頂部的脈動壓力均方根值不大，實測閘門底部最大脈動壓力均方根值為11 kPa，脈動壓力的主能量一般集中在10 Hz以內(nèi)的低頻區(qū)。

閘門結(jié)構(gòu)本身一階基頻為12.457 Hz，二階振型對應(yīng)頻率為29.755 Hz；第三階振動頻率為34.548 Hz。若考慮流固耦合作用影響，一階基頻將下降為6.23～8.71 Hz，仍為整體扭轉(zhuǎn)變形振動；二階流固耦合振動頻率降為14.87～20.83 Hz，為門體縱向彎曲振動變形；三階為縱向二階彎曲，相應(yīng)振動頻率為17.3～24.18 Hz。與水流脈動壓力能量集中區(qū)相一致的區(qū)域為一階基頻，但脈動壓力能量相對較弱，未能激發(fā)一階基頻，閘門振動響應(yīng)能量在頻域的分布范圍較寬，沒有出現(xiàn)明顯的低階共振跡象。

當(dāng)事故閘門在開度1.5～2.2 m范圍內(nèi)進(jìn)行局部開啟泄水運(yùn)行時，門體下部振動量不大，上部門頂部位出現(xiàn)一定振動量，其原因可能與上部頂止水縫隙流動脈動荷載有關(guān)，但從測到的動應(yīng)力考查，最大動應(yīng)力均方根值在10 MPa之內(nèi)，結(jié)構(gòu)動應(yīng)力滿足強(qiáng)度安全要求。

閘門啟閉機(jī)排架的振動觀測數(shù)據(jù)顯示，在閘門啟閉機(jī)關(guān)閉或者開啟過程中，啟閉機(jī)支撐塔架頂部出現(xiàn)較大振動位移值，測到的最大振動位移峰值約5.5 mm，此時人體明顯有震感，這是啟閉機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)誘發(fā)的高聳結(jié)構(gòu)振動，但不致影響安全。在啟閉機(jī)停機(jī)、閘門作局部開啟泄流狀態(tài)下，啟閉機(jī)塔架頂面實測最大位移均方根值在0.19 mm以內(nèi)，塔柱及地面振動位移均方根值很小，屬于微幅振動范疇。

門槽空化噪聲數(shù)據(jù)顯示，閘門在絕對開度1.5～2.2 m以內(nèi)的小開度狀態(tài)下泄流時，閘門門槽沒有發(fā)生水流空化現(xiàn)象，說明根據(jù)模型試驗結(jié)果選定的運(yùn)行操作方案是正確的。

閘門外形檢查結(jié)果顯示，除門體兩側(cè)水封出現(xiàn)部分損壞現(xiàn)象外，閘門結(jié)構(gòu)本身未見任何損傷。局部水封損壞的原因可能與水封材質(zhì)、摩擦系數(shù)、抗磨性能及壓板固定件強(qiáng)度密切相關(guān)。建議對水封結(jié)構(gòu)的材質(zhì)、強(qiáng)度及結(jié)構(gòu)布置等方面做進(jìn)一步完善。

原型觀測數(shù)據(jù)指出，深溪溝水電站泄洪導(dǎo)流洞事故閘門作為目前國內(nèi)外最大的巨型深孔平面閘門，在模型試驗成果指導(dǎo)下，進(jìn)行短時間小開度泄流操作運(yùn)行是可行、安全的，為以后類似工程的應(yīng)用提供了寶貴經(jīng)驗。

圖20　振動噪聲及譜特征Fig.20 Vibration noise and spectral characteristics

5　結(jié)語

通過對工程現(xiàn)場大量泄水建筑物閘門結(jié)構(gòu)流激振動原型檢測研究，可以對工程上存在的危害性振動的成因進(jìn)行分析，揭示產(chǎn)生強(qiáng)烈振動的原因；通過閘門與啟閉機(jī)的振動強(qiáng)度檢測，取得動水壓力荷載、振動加速度、動位移及動應(yīng)力等動力參數(shù)，對其運(yùn)行安全性進(jìn)行評估，并對產(chǎn)生危害性振動的問題提出改善措施和解決方案，從而確保工程安全。

作者郵箱：ghyan@nhri.cn

Title:Study on the flow-induced vibration monitoring and strong vibration control technology for dam sluice gate//by

YAN Gen-hua//Nanjing Hydraulic Research Institute

Operation accidents often occur in gate，hoist and other metal structures at dam discharge works，most of which are structural static damage，such as aging and corrosion of gate.But the consequences of gate damage caused by strong vibration with the effect of hydrodynamic load are more serious.Flow-induced vibration of the gate is a widespread problem，which has various forms and of great hazard.By detectiog of flow-induced vibration parameter，the vibration level of gate can be obtained. Based on this，engineers could evaluate the safety of gate operation，find out the cause of vibration，and then put forward measures to control or eliminate strong vibration and ensure the safe operation of gate.

sluice gate；flow-induced vibration monitoring；strong vibration control

TV698.1

A

1671-1092（2016）03-0044-11

2016-01-28

嚴(yán)根華（1956-），男，教授，博士生導(dǎo)師，主要從事大壩水力學(xué)、閘門、啟閉機(jī)等金屬結(jié)構(gòu)流激振動及抗振優(yōu)化控制方面的研究工作。