龍山大閘有限元靜力分析研究

馮 帥

水閘是一種能夠調節水位、控制流量的低水頭水工建筑物，在防洪治澇、供水灌溉、航運發電等水利工程中起著關鍵作用，尤其在廣大平原地區，水閘的應用更為廣泛[1-2]。水閘常與其他建筑物如堤壩、船閘、魚道、筏道、水電站、揚水站等組成水利樞紐。按工程任務可將水閘分為攔河閘、進水閘、排水閘、分洪閘和擋潮閘等，水閘構造形式有開敞式水閘和涵洞式水閘兩種[3]。水閘設計的重點是穩定計算和結構計算，并據此確定水閘的構造型式、結構及各部分尺寸[4-5]。

早期混凝土結構設計方法主要采用工程類比法和模型試驗法，力求從已有的工程實踐和通過模型試驗來得到接近實際工程的設計數據。現代混凝土結構正向大型化、復雜化方向發展，需要高精度的結構分析與精確的過程仿真作為結構設計及工程施工的基礎。隨著計算機的發展，有限元方法理論的發展和應用空前繁榮，各種大型通用有限元計算軟件和專用計算軟件大量涌現，并逐漸應用在水利工程實際結構計算分析中，其中影響較大的軟件有ANDINA、ANSYS、ALGOR、MARC和MIDAS等有限元分析軟件[6]。本研究利用ANSYS軟件建立三維模型對正常蓄水工況條件下龍山大閘進行有限元靜力分析研究，全面分析閘室、地基及弧形閘門支座的地基沉降和應力狀況。

1 工程概況

龍山大閘樞紐坐落在淮河一級支流潢河上，是一座具有防洪、灌溉、供水、發電等綜合功能的水利樞紐。龍山大閘始建于1976年11月，1980年底因國家基本建設資金壓縮而緩建，后于1985年復工續建，1990年5月竣工驗收并交付使用?！?br>