有限元法在混合式闸室墙结构优化中的应用

张京娥

摘要：在高水头船闸中，运用衬砌式混合结构闸室墙结构作为船闸闸室墙的比较少，对于这种结构闸室墙在高水头情况下运用的有限元法进行设计还没有形成完整的理论，本文通过对这种结构特点进行分析，阐述了有限元法在混合式闸室墙结构设计及优化方面的应用。

关键词：船闸、混合结构、结构优化

船闸是用水力直接提升船舶过坝以克服航道上集中水位差而设置的一种通航建筑物，根据船闸所处的地质条件，选择不同的闸室墙结构，而混合式闸室墙一般用于开挖岩石山体中，当岩面处于墙高的中部时，就可采用混合式闸室墙结构，混合式闸室墙上部为重力式结构，下部采用衬砌式结构。目前在工程设计中，一般假设上部重力墙和下部衬砌墙为独立结构，分别进行稳定性、强度和地基承载力验算，但是对于不同地质条件下上部结构和下部结构之间的作用力、地基和周围岩体与墙体结构之间的作用力尚不完全明确，因此基于有限元软件针对不同“接触”非线性问题，有许多功能强大、灵活多变的接触面模拟功能，相较于传统的分析方法在解决复杂接触问题时具有更多的优势。

1 船闸闸室结构有限元模型

船闸结构全部或者部分埋置在土中，受到很大的水压力作用，周围岩土体对船闸结构具有约束作用。在两者相互作用下，其结构的响应不同于地面上的自由结构。而混合式闸室墙一般采用整体式结构，在传统方法计算中是将空间问题转化为平面问题，按固定于底板上的的悬臂梁进行计算并且计算高度不大于25m，一般按材料力学偏心受压公式计算内力；……