覆蓋層上的水閘三維有限元靜力模擬分析研究.pdf

1、我國的水資源十分豐富,江川河流眾多,在過去的短短幾十年里就修建了許多的閘壩等水利工程。然而較多的水利工程是建在地基較軟的覆蓋層基礎之上,當今如何處理在覆蓋層基礎之上修建水閘等水利工程所遇到的技術問題,節(jié)省工程投資、優(yōu)化閘室結構設計等是水利工程師們所極為關心的問題；覆蓋層對閘室結構的影響及兩者的相互作用規(guī)律是個復雜的關鍵問題,目前對這方面的研究還不成熟,需要人們進一步去探索和研究。
　　 本文運用大型有限元結構分析軟件ANSYS,

2、以康山分洪閘作為基本的計算模型,且擬定了地基模擬的范圍,選取其中相聯(lián)的兩孔建立三維有限元計算模型。在康山分洪閘三維有限元分析中,所有實體單元均采用SOLID45六面體單元進行模擬,閘室中的混凝土結構和基巖均采用線彈性體材料模型模擬,而基巖上的多層覆蓋層采用Drucker-Prager本構模型模擬。閘門所受的上游水推力按作用于閘墩牛腿上的等效節(jié)點力施加；上下游水壓力以面力的形式作用在水閘的相應位置;揚壓力以面力的形式作用在水閘底板上,考慮

3、結構重力和地基自重。在有限元計算區(qū)域邊界約束中,考慮到模型模擬的范圍已足夠大,故假定模型周邊不存在水平位移,采用水平連桿方式連接；模型底部的巖石地基采用三向固定約束。
　　 本文重點分析康山分洪閘閘室結構和地基覆蓋層在完建期、設計洪水位和校核洪水位三種工況下閘室結構所發(fā)生的位移和應力分布及變化特征；并且在這三種工況下,對所發(fā)生的位移變化趨勢和應力變化情況進行對比和分析。同時為了進一步分析覆蓋層厚度對閘室結構的影響,仍以康山分洪閘