覆蓋層上的水閘三維有限元靜力模擬分析研究.pdf

1、我國(guó)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(chǔ)之上,當(dāng)今如何處理在覆蓋層基礎(chǔ)之上修建水閘等水利工程所遇到的技術(shù)問題,節(jié)省工程投資、優(yōu)化閘室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等是水利工程師們所極為關(guān)心的問題；覆蓋層對(duì)閘室結(jié)構(gòu)的影響及兩者的相互作用規(guī)律是個(gè)復(fù)雜的關(guān)鍵問題,目前對(duì)這方面的研究還不成熟,需要人們進(jìn)一步去探索和研究。
　　 本文運(yùn)用大型有限元結(jié)構(gòu)分析軟件ANSYS,

2、以康山分洪閘作為基本的計(jì)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(jì)算模型。在康山分洪閘三維有限元分析中,所有實(shí)體單元均采用SOLID45六面體單元進(jìn)行模擬,閘室中的混凝土結(jié)構(gòu)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(gòu)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(diǎn)力施加；上下游水壓力以面力的形式作用在水閘的相應(yīng)位置;揚(yáng)壓力以面力的形式作用在水閘底板上,考慮

3、結(jié)構(gòu)重力和地基自重。在有限元計(jì)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(diǎn)分析康山分洪閘閘室結(jié)構(gòu)和地基覆蓋層在完建期、設(shè)計(jì)洪水位和校核洪水位三種工況下閘室結(jié)構(gòu)所發(fā)生的位移和應(yīng)力分布及變化特征；并且在這三種工況下,對(duì)所發(fā)生的位移變化趨勢(shì)和應(yīng)力變化情況進(jìn)行對(duì)比和分析。同時(shí)為了進(jìn)一步分析覆蓋層厚度對(duì)閘室結(jié)構(gòu)的影響,仍以康山分洪閘