基于三維有限元的異型底板水閘整體穩(wěn)定性分析

于正洋， 蘇靜波， 黃紹磊， 劉 睿

（1.河海大學(xué)港口海岸與近海工程學(xué)院，南京 210098； 2.河南省水利勘測(cè)設(shè)計(jì)研究有限公司，鄭州 450016）

水閘是一種在水利工程中應(yīng)用廣泛的低水頭水工建筑物，準(zhǔn)確評(píng)估水閘工程的穩(wěn)定性具有重要意義.目前常用的計(jì)算水閘穩(wěn)定性的方法包括傳統(tǒng)計(jì)算方法［1］和三維有限元模擬法. 傳統(tǒng)計(jì)算方法一般是將水閘與地基分離開來(lái)進(jìn)行計(jì)算的，且計(jì)算過程采用了大量的簡(jiǎn)化假設(shè)，簡(jiǎn)化了各結(jié)構(gòu)間的力系傳遞，忽略了整體效應(yīng)，因此傳統(tǒng)計(jì)算方法的計(jì)算結(jié)果并不能準(zhǔn)確反映工程實(shí)際情況. 而三維有限元數(shù)值模擬法可以將水閘結(jié)構(gòu)與地基視為一個(gè)整體進(jìn)行分析，可同時(shí)考慮水閘各結(jié)構(gòu)與地基之間的相互作用，因此利用該方法得出的結(jié)果更能準(zhǔn)確地反映水閘結(jié)構(gòu)的真實(shí)狀況. 鄒禮兵［2］通過ABAQUS軟件對(duì)進(jìn)水閘應(yīng)力、滲流穩(wěn)定性等進(jìn)行了三維有限元模擬分析，經(jīng)過實(shí)際施工驗(yàn)證表明，采用有限元方法進(jìn)行設(shè)計(jì)可靠度較高. 錢秋培等［3］應(yīng)用有限元軟件ABAQUS 計(jì)算分析了某節(jié)制閘的應(yīng)力及變形，驗(yàn)證了正常蓄水工況下水閘結(jié)構(gòu)的安全性，并且認(rèn)為傳統(tǒng)計(jì)算方法的簡(jiǎn)化處理對(duì)水閘結(jié)構(gòu)應(yīng)力計(jì)算的影響較大. 陳立峰等［4］采用ANSYS有限元分析法分析了節(jié)制分水閘在不同工況下出現(xiàn)的沉降位移以及應(yīng)力分布，認(rèn)為建筑物地基結(jié)構(gòu)整體性與建筑物的穩(wěn)定性密切相關(guān). 彭兆軒等［5］運(yùn)用有限元軟件ABAQUS對(duì)泄洪閘導(dǎo)墻部分的抗滑穩(wěn)定及靜動(dòng)應(yīng)力分布規(guī)律進(jìn)行了計(jì)算研究并指出，在建立三維模型時(shí)，對(duì)各部件之間的接觸參數(shù)進(jìn)行合理設(shè)置才能得到更準(zhǔn)確合理的計(jì)算結(jié)果. 樊志遠(yuǎn)等［6］以閘基底面與地基間接觸面為滑動(dòng)面，建立了沉井基礎(chǔ)水閘的三維有限元計(jì)算分析模型，然后根據(jù)閘基底單元應(yīng)力結(jié)果對(duì)閘室抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)進(jìn)行了計(jì)算.

為了提高水閘的穩(wěn)定性，工程設(shè)計(jì)者將齒墻引入水閘底板設(shè)計(jì)，于是含齒墻的異型底板水閘得到了廣泛應(yīng)用. 迄今關(guān)于異型底板水閘穩(wěn)定性計(jì)算的研究也有不少. 俞根新［7］從土體剪切破壞的角度出發(fā)，運(yùn)用土壓力理論推導(dǎo)出了用于計(jì)算含齒墻底板水閘的抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)的一般公式. 阮長(zhǎng)青等［8］通過研究認(rèn)為齒坎式擋土結(jié)構(gòu)物的地基剪切破壞帶并非閘基底面與地基間接觸面區(qū)域，而是始于墻踵，穿過齒坎底端，逸出點(diǎn)位于墻趾外一定距離處，在結(jié)構(gòu)型式上，該齒坎式擋土結(jié)構(gòu)物與含齒墻底板水閘非常相似，研究結(jié)果可為含齒墻底板水閘基底區(qū)域剪切破壞帶的研究提供參考. 王千等［9］運(yùn)用剛體極限平衡法和有限元強(qiáng)度折減法分析了齒墻對(duì)水閘的抗滑作用并指出，設(shè)置齒墻后水閘的滑動(dòng)破壞模式從“滑移-傾覆”混合模式轉(zhuǎn)變?yōu)榛颇Ｊ剑够€(wěn)定性明顯提高. 但目前關(guān)于異型含齒墻底板水閘整體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的研究較少. 鑒于此，本研究選取含有異型齒墻底板的某防洪水閘工程為研究對(duì)象，借助有限元軟件Midas/GTS 建立了地基與水閘結(jié)構(gòu)的整體三維有限元模型，在考慮結(jié)構(gòu)間摩擦行為以及結(jié)構(gòu)縫對(duì)結(jié)構(gòu)響應(yīng)的影響的基礎(chǔ)上，分析了整體效應(yīng)下水閘底板的應(yīng)力與變形情況，然后基于有限元強(qiáng)度折減理論研究了水閘底板的失穩(wěn)破壞模式，最后分別采用有限元模擬法和傳統(tǒng)計(jì)算方法對(duì)水閘結(jié)構(gòu)的安全系數(shù)進(jìn)行了計(jì)算，并對(duì)兩種計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比分析.

1 三維有限元模型的構(gòu)建與參數(shù)的選取

1.1 有限元模型的構(gòu)建

以某防洪水閘工程為研究對(duì)象，該水閘工程的主體結(jié)構(gòu)包括閘室、泵站、左岸、右岸，其中閘室底板設(shè)有前后齒墻，泵站底板設(shè)有中齒墻，閘室由左邊聯(lián)、中聯(lián)、右邊聯(lián)三部分組成（圖1），該水閘工程結(jié)構(gòu)全長(zhǎng)94.6 m.水閘結(jié)構(gòu)發(fā)生滑動(dòng)或者傾覆的本質(zhì)是水閘結(jié)構(gòu)受到各工況下不同荷載的影響時(shí)與地基土體相互作用后達(dá)到的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，因?yàn)樗l的上部結(jié)構(gòu)與地基土體接觸較少，所以與地基土體接觸緊密的水閘底板就成為研究水閘結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的重點(diǎn)，但考慮到整體效應(yīng)以及地形地貌等具體情況，本研究將整個(gè)防洪水閘工程結(jié)構(gòu)和地基視為一個(gè)整體來(lái)構(gòu)建三維有限元模型，如圖1（a）所示. 為了減小模型邊界的選取對(duì)計(jì)算結(jié)果的影響，根據(jù)Sabnis等［10］的研究，本研究選定的模型計(jì)算范圍為：水閘底板向下30 m，防洪水閘工程主體結(jié)構(gòu)往上游30 m、往下游36 m，順?biāo)鞣较蜷L(zhǎng)86 m，防洪水閘工程主體結(jié)構(gòu)往左、右岸各50 m，垂直水流方向長(zhǎng)194.6 m.采用Midas/GTS 軟件中的混合自動(dòng)網(wǎng)格對(duì)三維有限元模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分，最終將三維有限元模型的整體網(wǎng)格劃分為597 050個(gè)單元，共477 132個(gè)節(jié)點(diǎn)，其中閘室與泵站共包含254 385個(gè)單元，152 943個(gè)節(jié)點(diǎn). 取閘室中聯(lián)底板中心點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)，x軸正向?yàn)轫標(biāo)鞣较?，y軸正向?yàn)橛野兜阶蟀斗较颍瑉軸正向豎直向上. 模型底部采用固定約束，x、y方向兩側(cè)邊界為法向約束，模型頂部自由.

考慮到工程跨度以及《水閘設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL 265—2016）［1］中對(duì)于結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度和面積的要求，同時(shí)為了防止水閘結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫，在設(shè)計(jì)工程時(shí)對(duì)水閘結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分縫處理，待施工完成后對(duì)分縫進(jìn)行止水設(shè)置與泡沫材料填充，由于此部分并未參與力的傳遞，故對(duì)分縫位置進(jìn)行留縫處理，圖1（b）為水閘結(jié)構(gòu)分縫位置示意圖. 在一定的受力條件下，水閘與地基之間的接觸面上會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)動(dòng)滑移甚至脫離的情況，需引入接觸單元來(lái)模擬其接觸狀態(tài). 本研究中，采用遵循庫(kù)倫摩擦法則的接觸單元模型來(lái)模擬水閘底板與地基土體之間的接觸. 本次計(jì)算中，工程資料地基承載力特征值為900 kPa，根據(jù)《水閘設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL 265—2016）［1］中的要求以及水閘底板所在地質(zhì)情況，將水閘底板與地基土體之間的摩擦系數(shù)取值為0.40.

圖1 水閘與地基整體三維有限元模型示意圖Fig.1 Schematic diagram of the overall three-dimensional finite element model of sluice and foundation

1.2 本構(gòu)模型及參數(shù)選取

根據(jù)工程地勘資料中的地層屬性特點(diǎn)，將水閘下地基土層劃分為4層，自上而下編號(hào)，如圖1（a）所示，各層地基土體的物理力學(xué)參數(shù)見表1，其中水閘底板位于第4層地基中. 計(jì)算時(shí)，參考以往類似工程建立模型的經(jīng)驗(yàn)［11-13］，閘室和泵站等結(jié)構(gòu)混凝土材料采用線彈性模型，地基土體材料采用基于Drucker-Prager 屈服準(zhǔn)則［14］的理想彈塑性模型，閘室與泵站結(jié)構(gòu)材料的物理力學(xué)參數(shù)見表2.

表1 各層地基土體的物理力學(xué)參數(shù)Tab.1 Physical and mechanical parameters of foundation soil of each layer

表2 閘室與泵站結(jié)構(gòu)材料的物理力學(xué)參數(shù)Tab.2 Physical and mechanical parameters of structural materials of lock chamber and pump station

1.3 計(jì)算荷載及工況

為了使計(jì)算結(jié)果能夠準(zhǔn)確反映實(shí)際工程情況，根據(jù)《水閘設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL 265—2016）［1］中的要求，對(duì)水閘結(jié)構(gòu)的6種工況（見表3）進(jìn)行了計(jì)算分析，各工況荷載情況如表4所示. 其中靜水壓力、浪壓力根據(jù)不同工況水位情況，在模型臨水部分施加法向面壓力；采用全截面直線分布法計(jì)算得到揚(yáng)壓力后將其施加在底板；假定閘室閘墩頂高程以上的工程結(jié)構(gòu)的自重荷載通過支撐柱傳遞到閘墩以及泵站頂部，在對(duì)應(yīng)的墩頂柱底連接面施加等效均布力進(jìn)行模擬，同時(shí)作用在工程上部結(jié)構(gòu)的風(fēng)壓力等效為施加在墩頂柱底連接面的剪力與力矩；地震荷載通過擬靜力法進(jìn)行計(jì)算.

表3 各工況水位Tab.3 Water level of each working condition

表4 各工況荷載情況Tab.4 Load situation of each working condition

2 水閘底板的變形與應(yīng)力分析

2.1 水閘底板的變形分析

通過有限元模擬計(jì)算可得防洪水閘工程在各工況條件下的變形情況，通過分析可知該防洪水閘工程結(jié)構(gòu)在水平方向上的位移較小，主要為豎直方向的沉降位移. 圖2 為完建工況下水閘底板的豎向位移等值線云圖. 以完建工況下沉降完畢位置為位移起點(diǎn)，通過計(jì)算可得到其他5 種工況下水閘底板的豎向位移增量，如圖3 所示. 圖2 和圖3 中正負(fù)號(hào)代表位移方向，正號(hào)表示位移豎直向上，負(fù)號(hào)表示位移豎直向下，以位移值的絕對(duì)值大小判斷位移大小.

圖2 完建工況下水閘底板的豎向位移等值線云圖Fig.2 Contour nephogram of vertical displacement of sluice floor under completed construction condition

圖3 各工況下水閘底板的豎向位移增量曲線圖Fig.3 Vertical displacement increment curve of sluice floor under various working conditions

從圖2可知，完建工況條件下，由于兩側(cè)閘墩以及上部荷載共同作用，水閘底板與閘墩連接處的豎向變形均大于水閘底板中部，水閘底板呈現(xiàn)出明顯的中部高、兩側(cè)低的“拱形”變形特征. 因?yàn)楣こ套蟀秱?cè)向土壓力與上部閘墩的共同作用，水閘底板左邊聯(lián)處的豎向位移最大，其位移值為10.106 9 mm，方向豎直向下. 從圖3可以看出，各工況下水閘底板豎向位移增量相對(duì)較小. 綜上可知，該防洪水閘工程的最大位移和最大位移增量均符合水閘結(jié)構(gòu)施工的變化規(guī)律，滿足工程規(guī)范要求.

2.2 水閘底板的應(yīng)力分析

圖4為完建工況條件下水閘底板的應(yīng)力云圖，可以看出，水閘底板各部分的應(yīng)力分布是不均勻的.

圖4 完建工況下水閘底板的應(yīng)力云圖Fig.4 Stress nephogram of sluice floor under completed construction condition

通過分析應(yīng)力計(jì)算結(jié)果可知，完建工況條件下水閘底板的主拉應(yīng)力與主壓應(yīng)力均不超過強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值要求，且其他5 種工況條件下水閘底板的應(yīng)力變化也不大，整體上都在規(guī)范要求的范圍內(nèi)，均滿足規(guī)范要求.受工程兩岸布置影響，左岸側(cè)閘室底板和右岸側(cè)泵站底板以及兩者對(duì)應(yīng)的邊閘墩連接處的應(yīng)力均較大，所以配筋過程中在配置構(gòu)造鋼筋后還需驗(yàn)算應(yīng)力較大部位是否需配置一定量的抗拉鋼筋.

3 水閘結(jié)構(gòu)失穩(wěn)破壞模式及穩(wěn)定性分析

3.1 失穩(wěn)破壞模式分析

準(zhǔn)確計(jì)算水閘結(jié)構(gòu)安全系數(shù)的關(guān)鍵是要確定水閘結(jié)構(gòu)的滑動(dòng)破壞面與傾覆轉(zhuǎn)動(dòng)軸所在的位置. 與計(jì)算穩(wěn)定性時(shí)需預(yù)先指定破壞面的極限平衡法不同的是，有限元強(qiáng)度折減法［15-16］的基本原理是在數(shù)值計(jì)算過程中對(duì)材料強(qiáng)度進(jìn)行折減，該方法可以在地基情況與結(jié)構(gòu)受力復(fù)雜的條件下確定結(jié)構(gòu)與地基整體的失穩(wěn)破壞面. 本研究所用的防洪水閘工程，在閘室底板設(shè)有前后齒墻，泵站底板還另設(shè)有中齒墻. 因此，本研究中，利用Midas/GTS 有限元軟件，基于有限元強(qiáng)度折減理論對(duì)水閘底板的實(shí)際失穩(wěn)破壞面進(jìn)行定位. 通過模擬計(jì)算得到的兩種底板的失穩(wěn)破壞面如圖5（a）和圖5（b）所示，圖5（c）為常見無(wú)齒墻底板的失穩(wěn)破壞面示意圖.

從圖5 可以看出，在設(shè)置齒墻之后，水閘結(jié)構(gòu)的失穩(wěn)破壞面并非底板與地基間的直接接觸面，而是從齒墻底面出發(fā)向著底板側(cè)凸起發(fā)展的剪切破壞帶（地基土體中黃綠色部分）所構(gòu)成的圓弧面，失穩(wěn)破壞面以上的地基土體與水閘底板可以被視為一個(gè)整體一起運(yùn)動(dòng). 分析其原因?yàn)椋糊X墻對(duì)于相鄰兩齒墻間地基土體的推動(dòng)、下壓和下部土體本身的黏聚力的共同作用使得水閘結(jié)構(gòu)的失穩(wěn)形式并不是嚴(yán)格地沿水平面滑移，中齒墻的作用可以認(rèn)為是將底板分成兩塊相對(duì)跨度較小的前后齒墻底板. 根據(jù)計(jì)算結(jié)果可以確定，該防洪水閘工程中的閘室底板和泵站底板的失穩(wěn)破壞面均為上述圓弧面和齒墻底-地基交界面，傾覆轉(zhuǎn)動(dòng)軸為傾向側(cè)齒墻外沿.

圖5 三種底板的失穩(wěn)破壞面示意圖Fig.5 Schematic diagrams of the instability failure surfaces of three kinds of sluice floors

3.2 安全系數(shù)計(jì)算方法

安全系數(shù)是度量工程結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的一種基本指標(biāo)［17-18］，不同工程結(jié)構(gòu)的安全系數(shù)計(jì)算方法也有所不同［19-20］. 根據(jù)上述分析結(jié)果可知，當(dāng)該防洪水閘工程的閘室底板和泵站底板出現(xiàn)滑動(dòng)趨勢(shì)時(shí)，抑制滑動(dòng)的力分為以下幾部分：失穩(wěn)破壞面上下兩側(cè)的地基土體間的摩擦力、齒墻底面與地基土體間摩擦力、水閘兩岸側(cè)邊墻與兩岸地基土體的接觸摩擦力、水閘底板后墻與地基土體間的黏結(jié)力、水閘底板前地基土體的抗力. 綜合考慮上述滑動(dòng)過程以及力的分布情況后，將水閘結(jié)構(gòu)的抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)Fs的表達(dá)式設(shè)定如下：

式中：φ為地基土體內(nèi)摩擦角；Fc為相鄰兩齒墻間的剪切破壞帶圓弧面上的地基土體單元豎向力總和，在軟件中通過局部?jī)?nèi)力部件提取并通過應(yīng)力積分求得；f為地基土體與水閘底板間摩擦系數(shù)，通過現(xiàn)場(chǎng)摩擦實(shí)驗(yàn)測(cè)得；σs為水閘結(jié)構(gòu)與地基土體接觸面上的正應(yīng)力，包括水閘齒墻底部與地基土體接觸面上的正應(yīng)力和水閘兩岸側(cè)邊墻與兩岸地基土體接觸面上的正應(yīng)力；As為各個(gè)力對(duì)應(yīng)結(jié)構(gòu)部分與地基土體接觸面的面積；σ′為水閘底板齒墻與地基土體接觸面上的正應(yīng)力，A′為水閘底板齒墻與地基土體接觸面的面積；∑H為水平外力總和.

在分析水閘抗傾覆穩(wěn)定性時(shí)，以水閘底板底部前沿為傾覆軸. 當(dāng)水閘整體出現(xiàn)傾倒趨勢(shì)時(shí)，抑制傾覆的力矩包括：水閘及上部結(jié)構(gòu)整體自重以及水閘底板齒墻與地基土體接觸面支撐力所產(chǎn)生的力矩. 導(dǎo)致傾覆的力矩包括：水閘所受外力產(chǎn)生的力矩以及水閘底板齒墻與地基土體接觸面壓力所產(chǎn)生的力矩. 綜合考慮上述傾覆過程以及力矩的分布情況后，將水閘結(jié)構(gòu)的抗傾覆穩(wěn)定安全系數(shù)Fm的表達(dá)式設(shè)定如下：

式中：G為水閘及上部整體結(jié)構(gòu)（其中包含滑動(dòng)面以上地基土體）的重力；σm為水閘底板與地基土體接觸面上的正應(yīng)力；Am為水閘底板與地基土體接觸面面積；P為作用于水閘結(jié)構(gòu)上的各組外力；dg、d、dp分別為各力與傾覆軸的距離.

3.3 安全系數(shù)計(jì)算結(jié)果

由于完建工況中沒有對(duì)水閘結(jié)構(gòu)產(chǎn)生水平方向上影響的外荷載，所以完建工況條件下水閘結(jié)構(gòu)必然穩(wěn)定，故采用有限元模擬法，結(jié)合公式（1）和公式（2），對(duì)其余5種工況下水閘各結(jié)構(gòu)的安全系數(shù)進(jìn)行計(jì)算，同時(shí)與按照傳統(tǒng)計(jì)算方法計(jì)算得到的安全系數(shù)進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果如表5和表6所示，表中規(guī)范允許值為《水閘設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL 265—2016）中要求的結(jié)構(gòu)必須達(dá)到的安全系數(shù)最小值.

表5 采用不同方法計(jì)算得到的不同工況下水閘各結(jié)構(gòu)的抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)Tab.5 The anti-sliding stability safety factors of each sluice structure under different working conditions calculated by different methods

表6 采用不同方法計(jì)算得到的不同工況下水閘各結(jié)構(gòu)的抗傾覆穩(wěn)定安全系數(shù)Tab.6 The anti-overturning stability safety factors of each sluice structure under different working conditions calculated by different methods

從表5和表6可以看出，通過有限元模擬法計(jì)算得到的各工況下水閘各結(jié)構(gòu)的抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)和抗傾覆穩(wěn)定安全系數(shù)都大于規(guī)范允許值，均滿足結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性要求；利用傳統(tǒng)計(jì)算方法計(jì)算得到的各工況下水閘各結(jié)構(gòu)的抗傾覆穩(wěn)定安全系數(shù)均滿足規(guī)范要求，但有部分抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)不滿足規(guī)范要求. 通過有限元模擬法計(jì)算得到的安全系數(shù)大部分都大于采用傳統(tǒng)計(jì)算方法得到的安全系數(shù)，說(shuō)明傳統(tǒng)計(jì)算方法的計(jì)算結(jié)果更偏安全保守. 在檢修工況和正向校核洪水位工況下通過傳統(tǒng)計(jì)算方法計(jì)算得到的右邊聯(lián)抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)大于通過有限元模擬法計(jì)算得到的結(jié)果，在反向校核洪水位工況下通過傳統(tǒng)計(jì)算方法計(jì)算得到的泵站抗傾覆穩(wěn)定安全系數(shù)大于通過有限元模擬法計(jì)算得到的結(jié)果，分析原因可能是有限元模擬法考慮了施加在左右岸邊墻的土壓力的外部作用以及相鄰結(jié)構(gòu)物的整體結(jié)構(gòu)的內(nèi)部作用，這也說(shuō)明了整體效應(yīng)對(duì)水閘工程的穩(wěn)定性產(chǎn)生了負(fù)面影響，在工程設(shè)計(jì)時(shí)，需要對(duì)這些部位進(jìn)行復(fù)核檢查，甚至進(jìn)行加強(qiáng). 在設(shè)計(jì)階段計(jì)算水閘工程穩(wěn)定性時(shí)，建議采用三維有限元模擬法，因?yàn)橛邢拊M法能將水閘結(jié)構(gòu)與地基間的相互作用考慮進(jìn)去，計(jì)算出的結(jié)果更符合工程實(shí)際情況，且該方法能在補(bǔ)充修正傳統(tǒng)計(jì)算方法和定位類似的工程隱患位置方面發(fā)揮作用.

4 結(jié)論

通過三維有限元軟件Midas/GTS 建立了某防洪水閘工程結(jié)構(gòu)與地基的三維有限元模型，分析了多種工況下水閘底板的變形與應(yīng)力情況，在考慮結(jié)構(gòu)間摩擦行為以及結(jié)構(gòu)縫對(duì)結(jié)構(gòu)響應(yīng)的影響的基礎(chǔ)上，運(yùn)用有限元強(qiáng)度折減理論研究了異型含齒墻水閘底板的失穩(wěn)破壞模式，并采用有限元模擬法和傳統(tǒng)計(jì)算方法計(jì)算了水閘結(jié)構(gòu)的安全系數(shù)，得到以下結(jié)論：

1）構(gòu)建的三維有限元模型可以準(zhǔn)確地模擬水閘的結(jié)構(gòu)縫以及水閘結(jié)構(gòu)與地基間的相互作用，計(jì)算得到的水閘底板的位移變化和應(yīng)力變化均滿足工程規(guī)范要求.

2）采用三維有限元軟件，通過有限元強(qiáng)度折減法，能夠準(zhǔn)確找到異型含齒墻水閘底板的失穩(wěn)破壞面，確認(rèn)其失穩(wěn)破壞模式，根據(jù)破壞面所在位置提取對(duì)應(yīng)的有限元計(jì)算結(jié)果，再結(jié)合安全系數(shù)計(jì)算公式可以獲得水閘結(jié)構(gòu)的安全系數(shù)，進(jìn)而判斷其穩(wěn)定性. 與傳統(tǒng)計(jì)算方法相比，三維有限元模擬法計(jì)算得到的安全系數(shù)總體偏大，可以作為補(bǔ)充修正傳統(tǒng)計(jì)算方法的有效途徑.

3）在設(shè)計(jì)階段計(jì)算水閘工程穩(wěn)定性時(shí)，建議采用三維有限元模擬法，因?yàn)樵摲椒蓪⑺l結(jié)構(gòu)與地基間的相互作用考慮進(jìn)去，計(jì)算出的結(jié)果更符合工程實(shí)際情況.