详情

原文传递高水头船闸闸室结构内力分析

论文题名：	高水头船闸闸室结构内力分析
关键词：	高水头;整体式船闸;非线性有限元;敏感性;内力分析;闸室结构
摘要：	近些年来整体式船闸水工结构发展迅速，由于整体式船闸对不均匀沉降适应性强、耐久性好且消除了止水维护难题，故具有广泛的应用前景，而现阶段整体式高水头船闸结构的研究报到见之不多，尤其是墙后高填方及闸基弹性模量对结构的影响涉及甚少，因此开展整体式船闸结构的内力研究是十分必要的。本文旨在用数值模拟手段提供丰富的信息量，详细地给出船闸内部的内力，为研究整体式高水头船闸和工程设计提供科学依据。　　目前船闸内力分析中，主要基于平面的假设，并不能准确解决空间性结构问题。随着三维有限元技术的不断完善，其在复杂的结构工程中得到广泛的应用。本文论述了船闸结构的研究现状和有限元基本理论，包括：三维实体有限元理论、非线性有限元理论。　　本文以西南地区某船闸为实体模型，基于ANSYS10.0通用有限元计算软件，借助APDL，语言实现了非线性接触，对其进行三维数值模拟分析。通过采用六种荷载工况、不同墙后回填高程、不同闸基弹性模量的计算，结果表明：　　 1)当闸室内高水位时，闸墙底部内侧处于高拉状态，底板上部处于受拉状态；当闸室内低水位时，闸墙底部内侧处于高压状态，底板底部处于受拉状态；　　 2)高水头整体式船闸结构的墙后回填对结构内力的影响是非常敏感的。改变墙后回填土高程，对闸室竖直向位移、应力影响不明显；对横河向位移及应力影响比较显著，与回填高程380m相比，当回填高程395m时，位移增加了300.4％，应力增加了285.7％；对闸基基底应力影响也较显著，量值随着回填高程的增加而增大，且应力不均匀分布程度增强，当回填高程380m时，不均匀系数为1.27，当回填高程395m时，不均匀系数为4.33。　　 3)闸基的弹性模量也是影响结构内力的敏感因素。改变闸基的弹性模量对铅直方向的位移影响较显著，且成负相关关系，即弹性模量值越小铅直方向的位移越大，反之则反。对于闸墙，与Ek=3.0e9 MPa相比，当Ek=2.4e9 MPa时，铅直向位移增大了21.8％；当Ek=3.6e9 MPa时，位移减少了14.6％。闸基的弹性模量对闸室底板的应力影响很大，与Ek=3.0e9 MPa相比，当Ek=2.4e9 MPa时，底板底部拉应力增加了26.7％，当Ek=3.6e9 MPa时，拉应力减少了17.3％，弹性模量越小闸室底板横河向应力增加越大，即地基越软应力变化越大。闸基弹性模量的改变，对基底应力及不均匀分布现象的影响较小。
作者：	唐铁明
专业：	港口、海岸及近海工程
导师：	陈明栋
授予学位：	硕士
授予学位单位：	重庆交通大学
学位年度：	2011
正文语种：	中文