水闸结构的有限元应力应变分析.pdf

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1、水闸结构的有限元应力应变分析TheFiniteElementStress-strainAnalysisofSluiceStructure1212■岳浩杰邢小会■YueHaojieXingXiaohui[摘要]本文运用有限元的思想并结合水闸工程实例，采用GM数值较大的拉应力，数值为0.8MPa。结构在无水状PANSYS有限元计算软件建立水闸模型，分析水闸在不同运行maxAW态条件下的计算结论，在三个坐标轴方向上结构的min工况作用下的应力和应变，并对比水闸结构稳定复核计算偏移量是0.16cm，1.

2、11cm和0.18cm。式中，Pmax、Pmin——闸室基允许应力（kPa）；结果，得到二者具有相同的计算结果，为以后水闸的抗滑无水状态下结构的有限元计算结果显示结构满ΣG——闸室竖向荷载（包括扬压力，kN）；稳定及应力计算提供新思路。足水闸规范对稳定的需要。当结构所处的地基条件ΣM——闸室竖向和水平荷载对垂直水流方向较为软弱时，结构沉降量的取值会较大，对于水闸形心轴的力矩（kN•m）；[关键词]水闸有限元应力稳定底板则会产生均匀的结构沉降。通过以上分析，对2A——闸室底面的面积（m）；于完整的水闸结构

3、，根据其受力分析可知闸室受到W——闸室底面对于垂直水流方向形心轴的截[Abstract]Thispaperbasedontheideaoffiniteelementand的是压力。而拉应力产生于闸墩与水闸底板相邻的3面矩（m）。examplesofsluiceproject,establishesthefiniteelementmodel部分，我们应当采取相应的工程措施来满足结构要3.计算结果byANSYSsoftware,analyzesthestressandstrainofsluicein求。根据

4、《水闸设计规范》，闸室抗滑稳定安全系数differentoperationconditions,andmakesacomparisonofslu-3.有水模型应力应变状态分析计算公式为：icestructurestabilitycheckingcalculationresults,obtainsboth闸室和水流垂直方向上的沉降是均匀的。其中havethesameresults,providesnewideasforlaterstressforcetg0GC0A闸室下游的沉降量小于上游的数值，数值

5、差为6～Kccalculationandantislidingstabilityofsluice.H8mm，满足要求。还可以发现闸室在水闸工作期会式中，Kc——闸室抗滑稳定安全系数；在Z轴出现1.8mm的位移。[Keywords]sluice,finiteelement,stress,stabilityΣH——闸室上水平荷载（kN）。在正常条件下，水闸受到的水压力包括水平和Φ0——闸室底面与土质地基的摩擦角（°）。竖直两个方向，并且当处于净水条件下，水闸中墩一、工程概况C0——闸室底面与土质地基的粘

6、结力（kPa）。受到两个方向的水压力是平衡的，而两侧的闸墩则某防倒灌闸工程位于黄河河道末段，设计退水计算表明，闸室基底所受应力大于地基允许承只受到单一方向水压力的作用，处于最为不利的受3流量450m/s。全闸共有9孔，孔口净宽6m，采用载力1.2倍，计算结果地基承载力不满足规范要求；力条件。同样对于水闸的底板则会受到其上部由于钢闸门挡水，2×25t螺杆式启闭机启闭闸门，一门特殊工况下水闸底板容易发生不均匀沉降；抗滑稳水的自重而产生的拉、压应力。为此，我们可以得一机，机架桥顶修建启闭机房。临湖侧为浆砌石护

7、定安全系数能满足设计要求。到在正常有水条件下结构在X轴、Y轴和Z轴上的底，两岸为浆砌石翼墙。临黄侧采用综合式消力池，三、闸室稳定有限元计算偏移量为0.196cm，1.32cm，0.182cm。有水状态前段采用钢筋混凝土护坦，后段为浆砌石护坦；消本文在三维实体单元的基础上展开ANSYS的有下结构的有限元计算结果显示结构满足水闸规范对力池后采用土工网石笼平铺、防冲槽，两岸浆砌石限元仿真模拟，其中闸室的讨论遵循线弹性模型，稳定的需要。翼墙、扭面过渡至干砌护坡。闸顶设过闸公路桥，地基采用弹塑性模型和Drucke

8、r-Prager屈服准则。其中水闸底板下部边与水闸边墩两侧相邻的部桥面宽为4.0m，采用空心板结构桥板预制安装。1.建立水闸模型分，闸墩底部与水闸中墩相邻的部分都会受到来自二、闸室稳定复核计算采用ANSYS有限元软件对水闸进行整体建模。于Y轴方向的压应力。水闸边墩位于闸室和底板相1.荷载组合坐标X轴顺水流指向下游，Y轴竖直向上，Z轴垂邻的部分会受到数值较大的拉应力。我们还可以看按照《水闸设计规范》要求，分别计算正常工直水流指向右岸。其中模型