高水頭船閘閘室結構內力分析.pdf

1、近些年來整體式船閘水工結構發(fā)展迅速，由于整體式船閘對不均勻沉降適應性強、耐久性好且消除了止水維護難題，故具有廣泛的應用前景，而現階段整體式高水頭船閘結構的研究報到見之不多，尤其是墻后高填方及閘基彈性模量對結構的影響涉及甚少，因此開展整體式船閘結構的內力研究是十分必要的。本文旨在用數值模擬手段提供豐富的信息量，詳細地給出船閘內部的內力，為研究整體式高水頭船閘和工程設計提供科學依據。
　　 目前船閘內力分析中，主要基于平面的假設，并

2、不能準確解決空間性結構問題。隨著三維有限元技術的不斷完善，其在復雜的結構工程中得到廣泛的應用。本文論述了船閘結構的研究現狀和有限元基本理論，包括：三維實體有限元理論、非線性有限元理論。
　　 本文以西南地區(qū)某船閘為實體模型，基于ANSYS10.0通用有限元計算軟件，借助APDL，語言實現了非線性接觸，對其進行三維數值模擬分析。通過采用六種荷載工況、不同墻后回填高程、不同閘基彈性模量的計算，結果表明：
　　 1)當閘室內高

3、水位時，閘墻底部內側處于高拉狀態(tài)，底板上部處于受拉狀態(tài)；當閘室內低水位時，閘墻底部內側處于高壓狀態(tài)，底板底部處于受拉狀態(tài)；
　　 2)高水頭整體式船閘結構的墻后回填對結構內力的影響是非常敏感的。改變墻后回填土高程，對閘室豎直向位移、應力影響不明顯；對橫河向位移及應力影響比較顯著，與回填高程380m相比，當回填高程395m時，位移增加了300.4％，應力增加了285.7％；對閘基基底應力影響也較顯著，量值隨著回填高程的增加而增大，

4、且應力不均勻分布程度增強，當回填高程380m時，不均勻系數為1.27，當回填高程395m時，不均勻系數為4.33。
　　 3)閘基的彈性模量也是影響結構內力的敏感因素。改變閘基的彈性模量對鉛直方向的位移影響較顯著，且成負相關關系，即彈性模量值越小鉛直方向的位移越大，反之則反。對于閘墻，與Ek=3.0e9 MPa相比，當Ek=2.4e9 MPa時，鉛直向位移增大了21.8％；當Ek=3.6e9 MPa時，位移減少了14.6％。閘基