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弧形钢闸门在水利及水电工程中应用非常广泛。在其结构设计计算中多采用结构力学方法,其主要部件采用杆件、刚架、梁等平面系统及板壳模型进行计算,这种方法存在的主要问题是不能全面正确地反映钢闸门空间受力的实际情况。为了准确反映钢闸门空间受力情况,采用空间有限元法计算不失为一种有效的方法。但有限元计算涉及到板(壳)、刚架、梁、柱等多种空间结构形态以及复杂的单元选择、网格剖分和连接方式等问题,在实践中遇到很多困难。因此,对弧形钢闸门进行空间有限元法计算分析的建模研究,探讨钢闸门各部件单元形态的选择及连接方法显得十分重要。 本文探索和研究了用空间有限元方法计算弧形钢闸门结构的建模方法,讨论了钢闸门各部件单元形态的选择及连接处理的具体措施;探讨了人型弧形钢闸门合理的结构布置原则及结构力学计算模型,为弧形闸门的设计开辟了新的途径; 以喜河水电站弧形钢闸门为例,利用大型有限元软件ADINA建立模型,计算分析了弧形闸门各主要构件的应力分布规律和位移分布规律,检验了各主要构件尺寸能否满足弧形钢闸门强度、稳定和刚度等要求;结合原型观测资料分析验证了空间有限元方法在工程中的有效性和实用性,也证明了本文建模方法的合理性:提出了既能反映大中型弧形闸门的工作特点,义能避免这些主要薄壁构件发生扭转的合理结构布置原则及计算模型,为同类型的钢闸门设计提供了更为可靠的结构计算方法,从而达到提高结构承载力,降低材料消耗的目的。