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摘要
水闸工程经过多年运行后可能会出现一些病险问题，难以发挥其既定作用。因此，对水闸进行安全稳定性分析，查明其危险部位就显得尤为重要。水闸安全分析常采用数学计算方法或利用安全评价体系来进行，但是计算过程繁杂，且无法直观了解水闸结构的病险或失事部位。采用数值模拟方法则可以直观、准确地展示出水闸各部位的安全状态。为此，结合浑河闸工程实际，利用ANSYS Workbench有限元软件，建立闸室-地基整体模型，进行完建期、正常蓄水位期两种工况下的静力计算，模拟、分析闸室位移以及应力变化情况。考虑到闸底板不同部位应力变化明显且易出现应力集中现象，所以针对闸底板应力变化进行详细分析。在此基础上，进行稳定分析验算进而判定水闸结构的安全稳定性。结果表明：完建期、正常蓄水位期闸室最大沉降量分别为13.40 cm和13.83 cm，均在规范允许范围内；完建期、正常蓄水位期最大拉应力分别为2.03 MPa和2.93 MPa，超过C25混凝土轴心抗拉强度标准值，但仅出现在个别节点，且在钢筋混凝土材料抗拉性能承受范围内，经过拉应力复核计算满足要求，判断不会影响闸室整体稳定性；完建期、正常蓄水位期最大压应力分别为3.41 MPa和5.14 MPa，均在C25混凝土允许抗压能力限度内；闸底板上、下游的拉、压应力略大于中游；闸室结构最危险的部位为闸墩与闸底板的交界处，此处出现应力集中现象，运行中可采取相关措施调整应力状态。稳定分析验算中两种工况下的闸室抗滑稳定安全系数、不均匀系数、基底应力均满足相应规范要求。本研究为已有水闸的维修加固和新建水闸的建设及配筋处理提供了一定的参考依据。
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