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南支泄水闸三维有限元分析

罗金山李嘉明吴俊强/中国电建集团中南勘测设计研究院有限公司

【摘要】为研究赣江下游尾间南支泄水闸应力及变形情况，应用有限元软件建立整体模型进行计算。根据

计算结果，对闸墩、底板、廊道及防渗墙结构设计提出方向性指引。在各种工况下，闸室变形及压应力均能

满足安全要求，部分区域拉应力超过混凝土抗拉强度，需加强配筋以限制裂缝发生；防渗墙拉应力、压应力

均小于混凝土的允许强度，能够满足安全要求。

【关键词】泄水闸有限元分析变形分析应力分析防渗墙

本文以赣江下游尾间南支泄水闸为例，通过建立闸

1引言墩、底板、上游铺盖、下游消力池、下部混凝土灌注桩

及原状土体的三维计算模型，研究其在承受自重和各种

水闸历史悠久，是最常见的水利工程之一，能起到外荷载的工况下的变形及应力状态，为结构设计和优化

控制水位和流量的作用，在提高片区排水和抗旱、促进提供支撑，本文的工作思路具有一定参考价值。

地方农业发展、提高粮食安全方面作出了巨大贡献。

水闸结构计算是设计的重点及难点，应根据地质资2工程概况

料、水力学条件及结构受力情况进行。在电算普及之

前，为简化计算，一般分为闸墩、底板及桩基或复合地赣江下游尾综合整治工程是江西省重点水利工程，

基等一一分开单独计算，这种方法对边界条件考虑过于赣江南昌水利枢纽工程是其重要组成部分。南昌水利枢纽

简单，结构各组成部分变形协调不一致，荷载处理过于工程由主支枢纽、北支枢纽、中支枢纽及南支枢纽组成，

理想化，得到的计算成果与现场监测成果及实际变形和为Ⅱ等大（2）型工程。该工程在主支、北支、中支及南支

应力特征往往有一定差异。河道中下游建闸抬水，调控该地区枯水期水位，优化区域

对于应力条件复杂水闸的结构计算，实用计算方法水资源配置格局，治理水环境，修复水生态，改善通航条

和力学模型的构建是影响计算成果科学性和精确程度的件，提高供水安全保障。其中，南支枢纽轴线总长

重要部分，宜将其视为整体结构，采用有限单元法对其1190.16m，从左至右依次为：生态鱼道段、滩地过流段、

进行应力和变形计算。泄水闸段、船闸段、右岸连接段，布置示意如图1所示。

生态鱼道段

滩地过流段

泄水闸段

右岸连接段

船闸段

图1南支枢纽布置示意图

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试验与研究

泄水闸布置在主河床，总长382.50m，由6孔底轴

驱动翻板闸和1孔气动盾形闸组成。底轴驱动翻板闸段

长357.50m，单孔净宽均为50m；气动盾形闸长

25.0m，孔口净宽22m。泄水闸从左至右依次分为4区，

6孔底轴驱动翻板闸每2孔为1区，共3区，气动盾形

闸为1区。底轴驱动翻板闸闸室堰顶高程11.50m，建

基面高程7.75～5.7m，闸门顶高程15.50m。闸室顺水

流方向长26.0m，闸室型式采用分离式，分缝长度为

15.8～20.0m，中墩宽8.5m，墙厚1.4m。右边墩宽图2南支泄水