高水頭船閘閘室結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析.pdf

1、近些年來整體式船閘水工結(jié)構(gòu)發(fā)展迅速，由于整體式船閘對不均勻沉降適應(yīng)性強、耐久性好且消除了止水維護難題，故具有廣泛的應(yīng)用前景，而現(xiàn)階段整體式高水頭船閘結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)的影響涉及甚少，因此開展整體式船閘結(jié)構(gòu)的內(nèi)力研究是十分必要的。本文旨在用數(shù)值模擬手段提供豐富的信息量，詳細地給出船閘內(nèi)部的內(nèi)力，為研究整體式高水頭船閘和工程設(shè)計提供科學(xué)依據(jù)。
　　 目前船閘內(nèi)力分析中，主要基于平面的假設(shè)，并

2、不能準確解決空間性結(jié)構(gòu)問題。隨著三維有限元技術(shù)的不斷完善，其在復(fù)雜的結(jié)構(gòu)工程中得到廣泛的應(yīng)用。本文論述了船閘結(jié)構(gòu)的研究現(xiàn)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(xiàn)了非線性接觸，對其進行三維數(shù)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(jié)果表明：
　　 1)當(dāng)閘室內(nèi)高

3、水位時，閘墻底部內(nèi)側(cè)處于高拉狀態(tài)，底板上部處于受拉狀態(tài)；當(dāng)閘室內(nèi)低水位時，閘墻底部內(nèi)側(cè)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(jié)構(gòu)的墻后回填對結(jié)構(gòu)內(nèi)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(yīng)力影響不明顯；對橫河向位移及應(yīng)力影響比較顯著，與回填高程380m相比，當(dāng)回填高程395m時，位移增加了300.4％，應(yīng)力增加了285.7％；對閘基基底應(yīng)力影響也較顯著，量值隨著回填高程的增加而增大，

4、且應(yīng)力不均勻分布程度增強，當(dāng)回填高程380m時，不均勻系數(shù)為1.27，當(dāng)回填高程395m時，不均勻系數(shù)為4.33。
　　 3)閘基的彈性模量也是影響結(jié)構(gòu)內(nèi)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(guān)關(guān)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(dāng)Ek=2.4e9 MPa時，鉛直向位移增大了21.8％；當(dāng)Ek=3.6e9 MPa時，位移減少了14.6％。閘基