小型水閘工程設計最佳化論文範文
摘要：一般來說，平原河區的都會安置相應的水閘工程，利用水閘工程來為城市提供用水，為了能夠使得城市可以得到充足的用水，還需要進一步的針對水閘工程進行最佳化設計，主要就上海地區的小型水閘工程進行了簡要的設計最佳化分析，希望透過分析能夠為相關的人員提供一定的參考和借鑑。
關鍵詞：小型水閘工程；設計最佳化；閘墩；閘室
水閘主要起到的是洩洪排澇的作用，在目前的長江流域平原地區，水閘工程的建設數量較多，而其中小型水閘工程的建設數量最多。主要就上海地區的小型水閘工程來進行探究，上海地區的小型水閘工程主要是建設在上將下游的平原河口區域，為上海市提供用水以及起到防洪排澇的作用，而該區域的河網彌補，要想使得小型水閘工程的作用可以得到有效的發揮，就需要針對小型水閘工程進行合理的設計最佳化，從而使得小型水閘工程可以為城市人們提供更為充足和安全的用水。
1小型水閘工程設計最佳化的必要性
上海市本身就坐落在長江的下游區域，河道密佈，河系發達，在這之中建設了為數眾多的小型水閘工程。這些小型水閘建設的主要用途就是進行防洪排澇。而要想使得小型水閘工程的作用得以全面的發揮，就需要對小型水閘工程進行適當的設計最佳化，建設適宜上海地區發展要求的水閘規模。在最近的幾年，由於氣候的異常，上海市也出現了嚴重的內澇災害，很大程度上阻礙了城市的發展，甚至危害到了人們的生命財產安全，所以，要想使得城市能夠正常的`發展和得到建設，就需要對小型水閘工程進行合理的設計最佳化。上海地區有著獨特的城市佈局以及建設用地需求，因此，在對小型水閘工程進行設計最佳化的過程中，也需要經過兩個階段，其一就是要嚴格的根據城市的規劃以及防洪排澇的要求，來對小型水閘工程的具體佈局形式以及建設規模，在設計的過程中以及在設計完成之後，都要針對工程設計進行反覆的檢查，並且不斷的進行復核最佳化。在設計規劃的過程中，主要是針對水閘工程進行總體設計，而相關的工程研究單位則主要是針對單一的水閘工程進行研究，由於關注的因素不同，所以，設計與實際的建設往往會存在一定的偏差，這樣就無法有效的實現設計與建設的契合，從而導致了小型水閘工程在規模的設計上並不合理。針對上海市的實際情況來進行分析，水閘的建設規模受到不同因素的影響，在各個階段中，所需要注意的問題也不相同，要想使得小型水閘可以充分的發揮出其本身的作用，就需要對小型水閘工程進行設計最佳化。
2針對小型水閘工程進行設計最佳化
2.1閘室的橫向佈置
一般來說，小型水閘的建設數量較多，而且在小型水閘中，單孔水閘則佔的比例更大，通常以往的小型水閘的邊墩採用的是大底板重力式邊墩進行修建，這樣的邊墩主要是依據混凝土本身所具有的重量來對對水壓力以及土壓力進行抵抗。根據相關的渡槽設計原理，為了使得閘墩可以保持穩定性，就需要在閘墩之間安設一個壓桿，利用這一壓桿來對閘墩壓力抵抗能力進行提高，將閘墩的結構形式進行有效的轉變，將原有的閘墩形式轉變為“U”形結構，詳見圖1。一般來說，小型水閘的底板以及邊墩都較厚，而且水閘孔洞的寬度以及高度兩者之間的差距並不大，墩后土壓力也基本上也與墩前的土壓力相一致，根據這一情況，可以對小型水閘的線剛度進行計算，由計算的結果可以瞭解到，墩後以及墩前的線剛度較為相似。由此，我們可把閘墩和底板看作一整體式超靜定結構，計算如圖2。上海市生產掏節制閘，設計流量7.98m3/S，門高3.0m，門寬20m，採用“U”型有壓桿結構，閘室鋼筋混凝土斷面面積為6.87平方米，鋼筋混凝土量為41.22立方米.鋼筋僅為0.7噸。比重力式閘墩可減步混凝土7.74立方米.鋼筋0.4噸，減步投資0.8萬元。（這段有問題,門寬20m,跟上圖不符，不是小型水閘的例子，仔細看看，這是評高工論文，低階錯誤不能有）。
2.2閘墩的縱向佈置
一般小型水閘閘室長為2～3倍上下游水位差.閘室較長。閘墩厚一般為1／4～1／5孔寬，門槽應力不大.門槽位置一般距上游墩尖1／3墩長，生產橋多置於門槽之前，則門槽後的2／3墩長只承受閘門壓力和水平剪刀。把門槽以後的閘墩做成斜坡，既可以減步閘墩的混凝土量，又有利於閘室的穩定。
2.3其他
如上下游翼牆少使用重力式，多采用扶壁式或空箱結構，工程量會相應減少。另外混凝土排架由雙柱樑式結構變為雙柱桁架式結構。工作橋樑和排架往端彎矩和剪力減小，斷面尺寸及配筋都減小，結構更合理。另外，工程設計階段既不能簡單的以規劃確定的排澇流量作為水閘的設計流量，也不能簡單地加大設計流量，而應該在瞭解規劃意圖和邊界條件的基礎上，綜合考慮各種影響因素後合理確定。上海地區的小型水閘大致可分為兩類，一類是黃浦江中上游兩岸支流和各水利片的控制水閘，這些水閘上下游水位差較小，排水受下游水位頂託影響較大，設計流量應在規劃的基礎上儘可能放大；另一類是長江、杭州灣沿岸支流的水閘，這些水閘潮差較大、低潮位較低，排澇條件較好，設計流量較規劃流量相當或略有放大即可。
綜上所述，為了能夠建設出適宜上海地區的小型水閘工程，就要根據上海地區的具體情況以及參照相關的建設標準，設計出高質量的小型水閘工程，在對小型水閘工程進行設計最佳化的過程中，主要是針對閘室、閘墩以及其他的部位來進行設計最佳化，針對設計最佳化的部位進行反覆的檢驗，從而保障小型水閘工程的設計質量，這樣就可以發揮出小型水閘的真正功能，進而為城市的居民提供充足的用水，最大限度的保障城市居民的生命財產安全。