科研管理 水利规划与设计 ２０１３年第ｌ１期 基于ＡＮＳＹＳ的孟家闸闸室稳定有限元分析 马 飞 马兆会 李永春 （德州市水利勘察设计研究院 山东德州 ２５ ３０１４） 【摘 要】 水闸工程甚至水利枢纽最重要的工程安全部分就是闸室稳定与否。本文以孟家闸为工程实 例，利用大型有限元ＡＮＳＹＳ对该闸闸室稳定进行分析。结果表明，该闸闸室底板、闸墩等部位结构强度 均满足规范要求，说明本文采用的简化分析模型及边界条件基本合理可行，为今后工程模拟提供了一定 思路。 【关键词】 闸室稳定ＡＮＳＹＳ三维有限元 【Ｄ０Ｉ编码】 １０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７２～２４６９．２０１３．１１．０１７ 【中图分类号】ＴＶ６６２ 【文献标识码】 Ｂ 【文章编号】 １６７２－２４６９（２０１３）１１－００５４—０２ １ 工程概况 孟家拦河闸位于德州乐陵市孔镇孟家村东 分析只考虑非常运用期，即上游最高挡水位 １０．２６ｍ，下游无水的最不利工况。 马颊河干流２３４＋０３２里程处。该闸为钢筋混凝土 开敞式，共７孔，闸室总长７７．８ｍ，基础为小底 板。直升式平板钢闸门，闸门尺寸为１０ ｍ×６ｍ， 工程等别为ＩＩＩ等，建筑物级别为３级。设计防洪 流量８５６ｍ ／ｓ，相应闸上、下游水位分别为１２．０３、 ｌ１．８６ｍ（黄海，下同），排涝流量５５６ｍ ／ｓ，相应 闸上、下游水位分别为１Ｏ．３７、１０．２６ｍ，设计蓄 水量６５５万 ，最大蓄水量９３０万ｎｎ３，相应闸 上、游水位分别为９．５６、１０．２６ｍ，年调节水量 ２８００万 。孟家闸自建成后已运行４０余年，担 荷载计算包括完建期的底板自重、闸墩、闸 门、交通桥、排架、机架桥、启闭机，还包括最 高挡水位时的水平水压力、上游水重、扬压力、 浪压力、风荷载。 ３ 闸室稳定三维有限元分析 ３．１ 有限元模型的建立 ＡＮＳＹＳ有限元分析软件有着分析功能强 负着防洪排涝以及沿河农田灌溉的任务，为周边 地区人们的生、生活提供了安全保障，同时也缓 解了水资源紧缺的矛盾，为当地的农业发展提供 了保证。根据ＳＬ２１４—９８《水闸安全鉴定规定》 及相关规范要求，２０００年８月山东省水利工程 大、操作方式简单、计算结果精确的特点。它可 以模拟当前工程中涉及的很多内容。同时，可以 从多角度体现模型状态的三维可视建模方式能 更加直观的显示工程情况。本文就是利用 ＡＮＳＹＳ软件为计算分析平台，将这种方法用于 对病险水闸闸室稳定性进行分析及应用。对于一 个复杂的三维立体结构闸室来说，本文采用自底 质量检测中心站对该闸进行安全鉴定，评定该闸 为三类病险水闸。其中闸室存在的主要问题包 向上的方法创建几何模型。 通过ＡＮＳＹＳ有限元软件中的“静力分析” 模块，分析闸室在非常运用期工况下的稳定性。 将材料按弹性介质进行处理，采用八结点六面体 实体ｓｏｌｉｄ４５、ｓｏｌｉｄ６５单元模拟闸室结构。 取闸底板顶点为坐标原点，竖直向上为】，轴 的正向，顺水流方向为ｚ轴的正向，垂直水流流 向并指向左岸为 的正向。计算时取单孔一联闸 室结构，按闸底板分缝建立单孔一联有限元模 型，即将闸底板、闸墩、交通桥、机架桥、启闭 作者简介：马飞（１９８６年一），男，助理工程师。 括：（１）混凝土碳化严重；（２）机架桥主梁竖向 裂缝对结构安全极为不利；（３）水闸右岸渗流测 试自电曲线相对异常值达８１ｍｖ，系严重渗流的 反映，已产生渗透变形，对闸室及边坡稳定已构 成严重威胁。 ２计算工况、荷载及其组合 孟家闸顺水流方向设置２ｃｍ厚的永久缝，计 算单元为宽５．３ｍ，长１４ｍ的长方形底板。本次 ・５４・
