鲜兴灌区渠首泄洪闸闸室结构有限元分析

徐淑琴，乐静，王亚超，高凯茹，郭晓婷，李仲裕

(东北农业大学水利与土木工程学院，黑龙江 哈尔滨150030)

水闸是修建在河道和渠道上的低水头水工建筑物，通过闸门控制流量和调节水位，作为挡水、泄水或取水的建筑物，被广泛应用于灌溉、防洪、发电、航运等水利工程[1-2].闸室是水闸的主要组成部分，其受力比较复杂.对水闸闸室结构应力和位移进行合理分析，是保证闸室结构安全性的关键.传统的闸室结构计算方法是将闸底板和闸墩分别计算，把闸底板看作基础梁，把闸墩看作悬臂梁，对其结构内力进行计算.这种方法虽然简单，但不能充分反映闸室结构的整体受力情况.

有限元法将闸室结构和地基作为一个系统进行分析，建立三维有限元模型，并且考虑了地基土体的非线性以及闸室与地基间的接触作用.这样计算的结果不仅能够准确地反应不同工况下水闸结构的位移和应力变化趋势，更能准确地反应水闸结构复杂的受力变形情况，更符合实际工程，是目前较科学的方法.

中国是世界上第三大冻土国家，全国面积的70%为冻土区，主要分布在西北、华北和东北地区[3].大量工程实践表明，水利工程经常由于冬季寒冷的天气和潮湿的土质而出现结构失稳、破坏严重等现象，从而影响其正常运行，造成国家经济建设受到严重影响[4].中国北方地区均属于季节性冻土区，水工建筑物普遍存在由于地基土冻胀作用或冰压力而出现……