整體式閘室

中文名稱

整體式閘室

英文名稱

dock type lock chamber

定　　義

兩側(cè)閘墻與閘室底板剛性連接構(gòu)成U 形斷面的鋼筋混凝土 結(jié)構(gòu)的船閘閘室。

應(yīng)用學(xué)科

水利科技（一級(jí)學(xué)科），航道與港口（二級(jí)學(xué)科），船閘與升船機(jī)（水利）（三級(jí)學(xué)科）

氣閘室相對(duì)于相連接的各功能間（或環(huán)境）的空氣壓力為負(fù)壓，并且全排。氣閘室的兩側(cè)，可以是非潔凈區(qū)對(duì)潔凈區(qū)，也可以是潔凈區(qū)對(duì)潔凈區(qū)。防止不同環(huán)境之間產(chǎn)生交叉污染，這是氣閘室的唯一的一個(gè)作用。

緩沖室是人員或物料自非潔凈區(qū)進(jìn)入潔凈區(qū)的必然通道，其氣壓是自外（非潔凈區(qū)）向內(nèi)（潔凈區(qū)）梯度遞增。緩沖室的作用有兩個(gè)，一個(gè)是防止非潔凈區(qū)的氣流直接進(jìn)入潔凈區(qū)，有了一個(gè)緩沖室就大大降低了這種可能。二個(gè)是人員或物料自非潔凈區(qū)進(jìn)入潔凈區(qū)時(shí)，在緩沖室有一個(gè)“擱置”進(jìn)行自凈（主要是物料），以免進(jìn)入潔凈區(qū)后，對(duì)潔凈區(qū)造成污染。2100433B

利用有限元軟件ANSYS建立溢洪道閘室結(jié)構(gòu)幾何模型并進(jìn)行網(wǎng)格劃分。幾何模型的坐標(biāo)原點(diǎn)為右邊墩右側(cè)面和溢流堰堰面(WES 堰形曲線) 的閘門槽交線(高程為631. 249 m) ，X 向?yàn)轫橀l室水流方向，Y向鉛直向下，Z向?yàn)榇怪遍l室水流方向且指向左岸。閘室和地基單元類型均采用8節(jié)點(diǎn)空間BRICK等參單元，單元的分布充分考慮了應(yīng)力梯度大小的變化；劃分后的有限元網(wǎng)格模型的單元總數(shù)為127158個(gè)，節(jié)點(diǎn)總數(shù)為149452個(gè)。

有限元模型地基底面為三向約束，上、下游面和側(cè)面均為法向約束; 閘室右邊墩兼作大壩擋墻，左邊墩與山巖垂直相接，閘室兩邊墩外側(cè)均為法向約束。閘室在水面以下且與水接觸部位，自水面起豎直向下施加梯度荷載，主要接觸部位有：閘墩、溢流堰表面和上游建基面等。當(dāng)弧形閘門處于全關(guān)閉狀態(tài)以及閘門啟閉過(guò)程中，庫(kù)水壓力經(jīng)門葉、支臂、支鉸、支座、牛腿預(yù)埋鋼板，最終以面作用力的形式傳遞到牛腿，故在牛腿與鋼板接觸面施加面荷載。閘室堰體混凝土材料和地基巖石材料的本構(gòu)模型為線彈性本構(gòu)模型。

根據(jù)設(shè)計(jì)要求，擬定正常蓄水位工況和校核洪水位工況作為計(jì)算工況，對(duì)堰體體形方案一的閘室結(jié)構(gòu)應(yīng)力進(jìn)行有限元計(jì)算分析。

閘室結(jié)構(gòu)的牛腿、吊頭、閘墩等關(guān)鍵構(gòu)件的第一主應(yīng)力(拉應(yīng)力)分別為：0.83，0.25，1.27MPa(正常蓄水位工況)和2.94，3.26，3.25MPa(校核洪水位工況)。由第一主應(yīng)力可知，正常蓄水位工況下牛腿、吊頭、閘墩等關(guān)鍵構(gòu)件的拉應(yīng)力均小于校核洪水位工況下的拉應(yīng)力。因此，選取校核洪水位工況為控制工況，分別對(duì)6 種堰體體形方案進(jìn)行有限元應(yīng)力分析。

閘室結(jié)構(gòu)是船閘的重要組成部分，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展以及施工技術(shù)日益成熟，閘室的規(guī)模也越來(lái)越大，因此現(xiàn)代閘室的設(shè)計(jì)更加注重因地制宜地選擇閘室的形式，以達(dá)到經(jīng)濟(jì)、結(jié)構(gòu)合理的效果。雙鉸底板式閘室結(jié)構(gòu)是在整體式閘室基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的結(jié)構(gòu)型式，一般適用于粉砂、細(xì)砂地基，應(yīng)用十分廣泛。