水闸是一种低水头挡水建筑物,利用闸门启闭控制水位,调节流量。在防洪,灌溉,航运,发电等水利工程中应用得十分广泛。传统的水闸结构计算方法是将闸室中的底板、闸墩等分开计算。这种方法简单,但很难反映结构的整体作用,有时与实际情况相差甚远。闸室是空间结构,不仅要承受自重和各种荷载,还要考虑闸室两侧的边荷载对闸室结构的影响,受力情况比较复杂。更为合理的分析方法应该是把整个水闸结构和地基作为一个整体,考虑结构与地基间的相互作用。本文利用ANSYS软件,以开敞式水闸一段闸室为研究对象,做了以下一些工作:1水闸底板弯矩的计算是底板分析中的一项重要内容,但ANSYS软件中实体单元不能直接输出内力,针对这一问题用路径映射法和面操作两种方法编制了求解实体单元内力的程序。2建立了深覆盖层上分离式平底板水闸的二维参数化有限元模型。探讨了深覆盖层上的水闸,地基覆盖层厚度对闸室应力、弯矩和地基反力的影响,计算结果在一定程度上说明了半无限深弹性地基梁法的合理性。同时分析底板厚度、闸墩厚度、地基变形模量变化对弯矩和地基反力的影响。3建立开敞式水闸整体非线性有限元模型,考虑闸室结构与地基间的相互作用,在底板与地基间设立接触单元,闸室混凝土采用线弹性模型,地基土采用弹塑性模型。对该水闸在三种工况下进行了有限元分析。计算结果表明,闸墩与底板存在不均匀沉降,闸室垂直河向(Z方向)拉应力较大,拉应力较大区域在底板跨中上表面,底板下表面闸墩下方。闸门挡水时门槽颈部出现了拉应力。闸室压应力较大区域在闸墩与底板的连接处。由于闸门挡水的缘故,闸室上下游受力情况差别较大。在数值模拟过程中,提出了用逐次逼近法模拟边荷载,这样能较真实的反应实际情况,对多孔水闸中间闸段有一定参考价值。