为防止船闸底板开裂,长沙综合枢纽采用“墩底分浇、预留宽缝、后期合缝”的工序对其坞式船闸结构进行施工.这样设计时应考虑分缝位置、施工顺序、合缝时间等因素,但在常规设计方法中难以考虑和进行计算.近年来迅速发展的工程结构数值仿真技术可以弥补常规计算方法的不足.根据枢纽船闸下闸首的相关设计资料建立三维数学模型,通过计算分析合缝时机设计方案下的闸首结构内力及其地基反力,提出了回填至25 m高程后,再合缝的优化方案,并验证了其可行性.其研究成果可为设计、施工部门的相关决策提供科学依据.

结合某低水头泄水闸设计与试验资料,建立了用于研究泄水闸消力池三维紊流的网格模型,并利用标准k—ε紊流模型对典型工况进行了数值模拟,计算得到的流速分布与物理模型观测值较为吻合。在此基础上进一步用数模分析了消力池内流场流态、紊动能分布等水力特性,揭示出消力墩提高低弗氏数水跃消能效率、改善出池流速分布的机理,说明该数学模型能够用于研究低水头泄水闸消力池水力特性,为今后采用数学模型设计和优化此类工程提供了较好的参考。