双拱型钢管结构体系是一种由正反拱组合而成的新型结构体系。该结构体系由正拱、反拱、腹杆、弦杆以及横向连接杆等构件组合而成的。两个交叉拱一正一反布置,并由其他杆件相连接,构成了整个结构。该结构体系受力合理,刚度大,几何特性好,受力体系在荷载下的位移较小,且体态优美,用钢量节省。此外,该结构体系动力特性较好,特别适用于一些长期承受动荷载作用的结构。在本文中,该结构体系将被实际运用于曹娥江大闸工程中,由此来对整个结构体系的动力特性进行系统仔细的研究。 首先,本文介绍了闸门的发展、分类,闸门结构的动力研究现状以及曹娥江工程的背景。 其后,本文对双拱型钢管结构体系的振动进行了深入研究。文中介绍了闸门在水动力荷载下振动的原因机理,并对双拱型钢管结构体系的基本动力特性进行了研究分析。由于闸门运行环境的特殊性,本文详细推导了在流体影响下结构振动的基本方程。对不同水深、不同开度对结构体系基本频率和振型的影响做了详尽的计算和比较,得出了双拱型钢管结构体系在流体介质条件下的振动规律。 针对曹娥江大闸地处钱塘江出海口,遭受较大涌潮荷载的特点,本文通过相关观测经验资料,对相应地段的涌潮荷载进行了仔细研究,得出了0.2%概率条件下的闸门所受的涌潮作用力。据此,通过时程分析法进一步分析了在该荷载下双拱型钢管结构体系的动力响应。并对涌潮作用力的改变,对结构的影响做了比较,得出了一些结论。 最后,为了验证理论分析的正确性,本文设计了缩尺模型结构动力试验,通过对试验数据的分析比较,得到了钱塘江涌潮荷载对双拱型钢管结构的动力放大系数。