水闸设计及闸室结构的有限元分析
摘要
本文根据我国某河流中上游流域特征，通过对该流域水文等资料进行分析与研究，得出在该河流建设水闸防洪的结论，本文在水闸的结构布置设计中，以结构布置满足防洪标准及结构安全要求为前提，以经济角度对水闸的各组成部分进行方案研究与优选，选出经济合理的结构型式。本文通过对在该河流上建设水闸进行了国民经济评价。本文在设计规范的基础上针对水闸的结构设计，采用有限元对深孔闸的闸室进行了分析计算，根据空间板的分析理论，在原薄板问题的受力计算基础上考虑了闸内力的作用。此方法简便易行，精度较好，是分析深水闸薄板结构的有效方法。
Based on characteristics of middle and upriver drainage areas of a river in our country, this paper analyzes and studies some hydrological information and draws a conclusion of floodgates, flood prevention standards and structure safety requirement are adopted as premises and compositive parts of floodgates are studied from an economical point of view. An economical and reasonable structure type was selected as an optimization. This paper also gives a process of national economic evaluation on building floodgates in this river. Based on structural design criterion of floodgates, a finite clement method is adopted to analyze and calculate deep-hole gate chamber. And based on space plank analysis theory, area stress is considered in the stress calculation of original laminose problems. The method is simple, convenient and manageable and reaches better precision. In analyzing laminose structure of deep-hole gate, the method is effective.
Based on characteristics of middle and upriver drainage areas of a river in our country, this paper analyzes and studies some hydrological information and draws a conclusion of floodgates, flood prevention standards and structure safety requirement are adopted as premises and compositive parts of floodgates are studied from an economical point of view. An economical and reasonable structure type was selected as an optimization. This paper also gives a process of national economic evaluation on building floodgates in this river. Based on structural design criterion of floodgates, a finite clement method is adopted to analyze and calculate deep-hole gate chamber. And based on space plank analysis theory, area stress is considered in the stress calculation of original laminose problems. The method is simple, convenient and manageable and reaches better precision. In analyzing laminose structure of deep-hole gate, the method is effective.
引文
[1] 天津大学，水工建筑物，水利电力出版社，1983。
[2] 毛昶熙，闸坝工程水力学与设计管理，水利电力出版社，1995。
[3] 王勖成，有限单元法基本原理和数值方法，清华大学出版社，1998。
[4] 董士镛，闸、坝与电站建筑物，水利电力出版社，1995。
[5] 张世儒，水闸，水利出版社，1980。
[6] 潘家铮，建筑物的抗滑稳定和滑坡分析，水利出版社，1980。
[7] 潘家铮，水工结构分析文集，电力工业出版社，1981。
[8] 天津大学，土力学与地基，人民交通出版社，1980。
[9] 武汉水利电力学院，土力学与岩石力学，水利电力出版社，1979。
[10] J．W 鲍尔，高速水流动表面不平整引起的空穴，水利电力出版社，1979。
[11] 谈松曦，水闸设计，水利电力出版社，1986。
[12] 华东水利学院，水工设计手册，水利电力出版社，1987。
[13] M。M。格里申，水工建筑物，水利水电科学研究院译，水利电力出版社，1984。
[14] 成都科学技术大学，水力学，人民教育出版社，1983。
[15] 华东水利学院，土力学，1984。
[16] I. S. Dunn, Fundamentals of geotechnical analysis, U. S. A. 1980.
[17] 武汉水利电力学院、大连工学院、华东水利学院，水工钢结构，水利出版社，1982。
[18] 华东水利学院、天津大学、清华大学，水文及水利水电规划，水利出版社，1981。
[19] Ivicsics L., Hydraulic Models, VITUKI, Budapest, 1975.
[20] Francis J. R. D. and Minton P., Civil Engineering Hydraulice, 1984.
[21] 郭青云，流体力学，新亚出版社(台湾)，1970。
[22] 朱伯芳，有限单元法原理和应用，水利电力出版社，1979。
[23] 沈聚敏，钢筋混凝土有限元法与板壳极限分析，清华大学出版社，1993。
[24] 周氐，水工钢筋混凝土结构学，中国水利水电出版社，1996。
[25] Rao S S. The Finite Element Method in Engineering, Pergamon
Press,1982.
[26] Huebner K H and Thornton E A. Finite Element Method for Engineers. John Wiley & Sons, Inc. 1982.
[27] Zinekiewice O C, FRS, Taylor R L. The Finite Element Method, Fourth Edition. Vol. 1, Basic formulation and Linear Problems. McGraw-Hill, Inc. 1987.
[28] 《水利水电工程等级划分及洪水标准》(SL252—2000)
[29] 《防洪标准》(GB50201—94)
[30] 《水利水电工程初步设计报告编制规程》(DL50201—93)
[31] 《水闸设计规范》(SD133—84)
[32] 《堤防工程设计规范》(GB50286—98)
[33] 《水工混凝土结构设计规范》(SL／T191—96)
[34] 《内河通航标准》(GBJ139—90)
[35] 《水闸工程管理设计规范》(SL170—96)
[36] 《水闸技术管理规范》(SL75—94)
[37] 《水利水电工程钢闸门设计规范》(DL／T5039—95)
[38] 《水利水电工程施工组织设计规范》(SDJ338—89)
[39] 《公路桥涵设计通用规范》(JTJ021—89)
[40] 《水工建筑物抗震设计规范》(DL5073—1997)
[41] 《溢洪道设计规范》(SDJ341—89)
[42] 《建筑桩基技术规范》(JGJ94—94)
[43] 《水利水电工程土工合成材料应用技术规范》(SL／T225—98)
[44] 成都科技大学，工程水文及水利计算，水利出版社，1981。
[45] 施熙灿，水利工程经济，水利电力出版社，1997。
[46] 张伯艳，复杂水工结构有限元网格离散的简单实现，水利水电技术，1998，29(12)。
[47] 徐次达，固体力学有限元理论、方法及程序，水利水电出版社，1933。
[48] 吴俊，面向对象的水工结构自适应有限元分析软件系统初步研究，武汉大学工学学报，2001．34(4)。
[49] 彭宣茂，有限元网格自动剖分的分区直接法，河海大学学报，自然版，200，28(6)。
[50] 李传奇，水闸闸墩振动特性的有限元分析，山东水利，2000，(3)。
[51] 张健，多单元弹性地基梁计算，水电能源科学，2000，18(1)。
[52] 蔡为武，水工建筑物抗震设计探讨，水利水电科技进展，1999，19(4)。
[53] 程昭，水工结构的三维阶谱有限元分析，水利学报，1999，12
[54] 常晓林，地震情况下地基、库水、拱坝的相互作用，武汉水利电力大学学报，1998，31(4)。
[55] 顾再仁，泄水闸中墩在水脉动压力作用下的动力分析，人民珠江，1999，2。
[56] 杨海韦，弹塑性多拱梁分载位移法，河海大学学报，1998，26(5)。
[57] 祁庆河，水工建筑物，水利电力出版社，1986。
[58] 武汉水利电力学院，水工建筑物，水利出版社，1981。
[59] 赵文华，水工建筑物，水利电力出版社，1987。
[60] 蔡正坤，闸门与启闭机，水利电力出版社，1988。
[61] 宋祖诏，渠首工程，水利电力出版社，1989。
[62] 李崇智，跌水与陡坡，水利电力出版社，1989。
[63] 任德林，水工建筑物，河海大学出版社，1990。
[64] 郭宗闵，水工建筑物，水利水电出版社，1987。
[65] 长江水利委员会，平原地区水闸设计参考手册，水利出版社，1957。
[2] 毛昶熙，闸坝工程水力学与设计管理，水利电力出版社，1995。
[3] 王勖成，有限单元法基本原理和数值方法，清华大学出版社，1998。
[4] 董士镛，闸、坝与电站建筑物，水利电力出版社，1995。
[5] 张世儒，水闸，水利出版社，1980。
[6] 潘家铮，建筑物的抗滑稳定和滑坡分析，水利出版社，1980。
[7] 潘家铮，水工结构分析文集，电力工业出版社，1981。
[8] 天津大学，土力学与地基，人民交通出版社，1980。
[9] 武汉水利电力学院，土力学与岩石力学，水利电力出版社，1979。
[10] J．W 鲍尔，高速水流动表面不平整引起的空穴，水利电力出版社，1979。
[11] 谈松曦，水闸设计，水利电力出版社，1986。
[12] 华东水利学院，水工设计手册，水利电力出版社，1987。
[13] M。M。格里申，水工建筑物，水利水电科学研究院译，水利电力出版社，1984。
[14] 成都科学技术大学，水力学，人民教育出版社，1983。
[15] 华东水利学院，土力学，1984。
[16] I. S. Dunn, Fundamentals of geotechnical analysis, U. S. A. 1980.
[17] 武汉水利电力学院、大连工学院、华东水利学院，水工钢结构，水利出版社，1982。
[18] 华东水利学院、天津大学、清华大学，水文及水利水电规划，水利出版社，1981。
[19] Ivicsics L., Hydraulic Models, VITUKI, Budapest, 1975.
[20] Francis J. R. D. and Minton P., Civil Engineering Hydraulice, 1984.
[21] 郭青云，流体力学，新亚出版社(台湾)，1970。
[22] 朱伯芳，有限单元法原理和应用，水利电力出版社，1979。
[23] 沈聚敏，钢筋混凝土有限元法与板壳极限分析，清华大学出版社，1993。
[24] 周氐，水工钢筋混凝土结构学，中国水利水电出版社，1996。
[25] Rao S S. The Finite Element Method in Engineering, Pergamon
Press,1982.
[26] Huebner K H and Thornton E A. Finite Element Method for Engineers. John Wiley & Sons, Inc. 1982.
[27] Zinekiewice O C, FRS, Taylor R L. The Finite Element Method, Fourth Edition. Vol. 1, Basic formulation and Linear Problems. McGraw-Hill, Inc. 1987.
[28] 《水利水电工程等级划分及洪水标准》(SL252—2000)
[29] 《防洪标准》(GB50201—94)
[30] 《水利水电工程初步设计报告编制规程》(DL50201—93)
[31] 《水闸设计规范》(SD133—84)
[32] 《堤防工程设计规范》(GB50286—98)
[33] 《水工混凝土结构设计规范》(SL／T191—96)
[34] 《内河通航标准》(GBJ139—90)
[35] 《水闸工程管理设计规范》(SL170—96)
[36] 《水闸技术管理规范》(SL75—94)
[37] 《水利水电工程钢闸门设计规范》(DL／T5039—95)
[38] 《水利水电工程施工组织设计规范》(SDJ338—89)
[39] 《公路桥涵设计通用规范》(JTJ021—89)
[40] 《水工建筑物抗震设计规范》(DL5073—1997)
[41] 《溢洪道设计规范》(SDJ341—89)
[42] 《建筑桩基技术规范》(JGJ94—94)
[43] 《水利水电工程土工合成材料应用技术规范》(SL／T225—98)
[44] 成都科技大学，工程水文及水利计算，水利出版社，1981。
[45] 施熙灿，水利工程经济，水利电力出版社，1997。
[46] 张伯艳，复杂水工结构有限元网格离散的简单实现，水利水电技术，1998，29(12)。
[47] 徐次达，固体力学有限元理论、方法及程序，水利水电出版社，1933。
[48] 吴俊，面向对象的水工结构自适应有限元分析软件系统初步研究，武汉大学工学学报，2001．34(4)。
[49] 彭宣茂，有限元网格自动剖分的分区直接法，河海大学学报，自然版，200，28(6)。
[50] 李传奇，水闸闸墩振动特性的有限元分析，山东水利，2000，(3)。
[51] 张健，多单元弹性地基梁计算，水电能源科学，2000，18(1)。
[52] 蔡为武，水工建筑物抗震设计探讨，水利水电科技进展，1999，19(4)。
[53] 程昭，水工结构的三维阶谱有限元分析，水利学报，1999，12
[54] 常晓林，地震情况下地基、库水、拱坝的相互作用，武汉水利电力大学学报，1998，31(4)。
[55] 顾再仁，泄水闸中墩在水脉动压力作用下的动力分析，人民珠江，1999，2。
[56] 杨海韦，弹塑性多拱梁分载位移法，河海大学学报，1998，26(5)。
[57] 祁庆河，水工建筑物，水利电力出版社，1986。
[58] 武汉水利电力学院，水工建筑物，水利出版社，1981。
[59] 赵文华，水工建筑物，水利电力出版社，1987。
[60] 蔡正坤，闸门与启闭机，水利电力出版社，1988。
[61] 宋祖诏，渠首工程，水利电力出版社，1989。
[62] 李崇智，跌水与陡坡，水利电力出版社，1989。
[63] 任德林，水工建筑物，河海大学出版社，1990。
[64] 郭宗闵，水工建筑物，水利水电出版社，1987。
[65] 长江水利委员会，平原地区水闸设计参考手册，水利出版社，1957。