张恒恒

(安徽省茨淮新河工程管理局，安徽 蚌埠 233400)

1 工程背景

某水库为一座以防洪为主、兼具多种综合性功能的大型水利工程，坝址以上控制流域面积6 175 m2，总库容7.91×108m3。水库大坝为混凝土重力坝坝型设计，最大坝高50.3 m，坝顶高程103.5 m，坝轴线长532 m，主要由挡水坝段、溢流坝段和电站坝段组成。由于水库设计建设于上世纪70年代，建设标准较低，病险问题比较突出，虽然在2000年进行过一次除险加固，但是并没有彻底解决大坝的病险问题。因此，当地政府积极筹措资金，对水库进行彻底改造，以大幅提升水库大坝的安全等级。其中，溢流坝段位于大坝右侧，设计有14个溢流表孔。其中，泄水闸中墩和边墩的厚度均为3 m。本文以水库大坝溢流坝段闸室中墩为例，利用数值模拟的方法对体型结构进行评价和优化设计。

2 有限元模型的构建

2.1 计算模型的构建

ANSYS软件是美国ANSYS 公司研发推出的一款大型商用有限元软件，功能十分完善和强大，特别是该软件可以和CAD进行数据交换，对构建的模型进行必要调整，实现网格划分的优化，提高模拟计算的效率和质量[1]。因此，本文利用ANSYS 有限元软件进行溢流坝闸室中墩建模计算研究[2]。考虑到预应力闸墩锚固竖井结构尺寸存在多变性，为了简化建模过程，便于循环性文件的生成和使用，研究中利用ANSYS有限元软件参数化设计语言APDL 建立预应力闸墩的三维有限元模型，并通过模拟计算的方式进行锚固竖井的体型尺寸优化设计[3]。

在模型的构建过程中，利用参数化语言进行闸墩整体模型的构建，以坝轴线指向右岸的方向为X轴正方向，以顺水方向为Y轴的正方向，以竖直向上的方向为Z轴的正方向[4]。……