水闸胸墙结构的有限元分析

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1、中图分类号：U．D．C．：工程硕士学位论文水闸胸墙结构的有限元分析硕士研究生：导师：专业：薛丽敏袁新明教授水利工程扬州大学二。一四年五月ClassifiedIndexU．D．C．：M．D．DissertationThefiniteelementanalysisofsluicebreastwallstructureGraduatedStudent：XueLiminSupervisor：Professor．YuanXinmingMajor：HydraulicS臼Ⅵ叽鹏EngineeringYangzhouUniversityMay，2014薛丽敏水闸胸墙结构的有限元分析中文摘要胸墙，是水利工

2、程中最常见的工程细部结构之一，利用胸墙可以挡水，降低闸门尺寸和启闭机力，增加闸室横向刚度，提高工程的可靠性和安全性。胸墙分为简支形式和固支形式，其中简支式胸墙与闸墩分开浇筑，在工程设计中一般按简支计算；固支式胸墙与闸墩同期浇筑，工程设计中按两端固支计算。然而两种计算方法的假设均不完善，计算比较粗略，与实际情况不相符，因为胸墙与闸墩的连接不能简单的看成简支和固支连接。胸墙设置的是否合理经济将直接影响工程的安全运行和工程建成后的经济效益。因此有必要对胸墙的结构计算进行研究，完善其设计理论和方法，同时也对闸室结构计算理论的进一步完善有着重要意义。本文，以典型的板式胸墙结构为例：首先，建立了单孔

3、水闸有限元模型，针对简支和固支两种情况来比较分析；结果得出在迎水面一侧，固支式胸墙端部产生较大拉应力，简支式拉应力数值较小，应力分布比较均匀；在背水面一侧，胸墙中部产生较大拉应力，且简支式大于固支式。其次，为了找出材料力学或结构力学(以下仅简单用材料力学代替)计算方法中不符合实际情况的地方，本文将有限元软件计算的弯矩与材料力学方法计算的弯矩进行了比较，寻找两种计算方法所得结果的规律。经分析比较发现，在固支情况下，材料力学计算得出的结果与有限元方法计算得出的结果存在一定的联系，并且前者大后者很多，说明材料力学计算方法偏保守。而在简支情况下，材料力学是认为端部是为零的，但是有限元计算得出的端

4、部弯矩并不为零，说明材料力学方法在端部不符合实际情况。也就是说简支式胸墙并不能简单看成简支连接。最后，本文建立了两孔的水闸整体有限元模型，并与单孔胸墙应力进行比较，分析结果得到整体情况下胸墙由于受侧土压力，其应力要比单孔的大，应力状态更复杂。可见整个闸室两侧对胸墙应力的影响是不能忽略的。关键词：胸墙：闸墩；连接方式；简支；固支；有限元计算；应力扬州大学硕士学位论文AbstractBreastwall．whichisoneofthemostcommonengineeringdetaileds仃uctl】reofhydraulicengineering，canretainwater，decr

5、easethesizeofthegatesandhoistforce，increasethelateralrigidityofthelockchamberandimprovethereliabilityandsafetyoftheprojects．Breastwallisdividedintosimplysupportedformandclampedsupportedform．Thesimplyone，whichispouredseparatingfrompier，isgenerallycalculatedaccordingtosimplysupportedforminengineeri

6、ngdesign；Theclampedone，whichispoured谢也pieroverthesameperiod，iscalculatedaccordingtotwoedgesfixedmethod．However，thehypothesisofthetwocalculationmethodsarenotperfectandthecomputationisrough．alsoitdoesnotmatch、^，itlltheactualstress，becausetheconnectionofbreastwallandpierCannotberegardedassimplysuppo

7、rtedandclampedsupportedconnection．Whetherthebreastwallsettingsisreasonableandeconomicalornotwilldirectlyaffectsafeoperationoftheengineeringandeconomicbenefitsafteritscompletion．Therefore．itisnecessarytomakearesearchonc