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第05期（总第516期）吉林水利2025年5月

D0I:10.15920/j.cnki.22-1179/tv.2025.05.004[

基于三维有限元的软土地基下水利枢纽

构筑物水土交界面应力应变分析

石米格，徐燕

(1.

【摘要］为保证项目结构的安全稳定性，为未来工程提供设计参考，基于平原河网地区水利枢纽的工程设计实

践，利用三维有限元软件建立了泵站、节制闸和内闸首共同作用的数值模型，研究了不同工况下泵闸的沉降及

底板的受力变形情况，并总结规律。通过优化地基结构，对比优化前、后的计算结果，发现地基结构优化可在

一定程度上减少水工构筑物的沉降，同时可减小底板结构受到的弯矩及剪力，提高结构的安全稳定性。

【关键词】软土地基；三维有限元；水利枢纽；地基结构优化；永临结合

[中图分类号］TV61[文献标识码］A

项目前期,通过数值模拟及模型试验，对工程

0引言不同结构的水流条件进行验证。工程采用泵站+节

制闸+船闸的枢纽式布置，工程防洪(潮)标准为千

受全球气候变暖、海平面上升、地面沉降以及年一遇,除涝标准为30年一遇,通航满足VI级航道

洪涝水归槽等影响，广大沿江沿海地区年最高潮通行要求。水闸净孔宽18m，垂直水流方向总宽

位抬高趋势明显，防洪排涝形势日益严竣。城市21.5m，底板顶高程为-4.3m，底板厚1.80m。泵房基

外围防洪排涝设施的建设中，存在众多新建、翻础采用C30钢筋混凝土灌注桩基础，桩径为

建、改建工程。本文研究的泵闸工程位于上海市黄0.80m，间距为2.50m×2.50m（顺水流方向×垂直水

浦江沿岸，建设区域的沿海地区属于软土地基,压流方向）,共计96根桩,桩长为21m。

缩性较高2。工程实施后,将很大程度上提升区域内闸首与节制闸闸室共用底板，采用C30

涝水东排黄浦江的能力，从而减轻区域的防洪除钢筋混凝土坞式结构，内闸首净宽12m,节制闸

涝压力。闸室净宽6.0m。底坎顶高程-1.30m：底板面高

该工程主体结构为泵房、节制闸、内外闸首、程-2.10mm,底板厚度1.80m。内闸首与节制闸基

闸室等，沉降分析不仅需统筹考虑上部结构、基础采用C30钢筋混凝土灌注桩基础，桩径为

础、地基三者共同作用，还需考虑在桩基约束下各0.80m，间距为2.50m×2.50m（顺水流方向×垂直水

块底板沉降的相互影响以及墙后高填土的影响。流方向），共计56跟桩，桩长为23m。

本研究以工程项目内的泵房、节制闸及内闸首结地基为软土地基，地面标高为4.30~4.82m,潜

构为研究对象，采用三维有限元建模软件建立模水位为1.6m。工程项目区的地基为典型的软土地

型,模拟结构施工过程,研究结构建造造成的土体基,具有含水量高、强度低、压缩量较高等特点,对

沉降及结构本身的应力变形，总结经验以供后续工程的施工、结构的安全性有一定影响。工程的平

优化及设计参考。面布置及主要建筑的纵剖视图如图1所示，可知

该工程结构中最复杂的部分为泵房+节制闸+内闸

1工程概况首段，因此其沉降变形应着重分析。该结构的垂直

水流方向的剖面图如图2所示。

[收稿日期】2025-01-03

[作者简介］石米格（2001-），女，汉族，浙江绍兴人，助理工程师，研究方向为水利工程。

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