船闸门及其邻接台结构的分析

• 新奥尔良钢板防洪闸门的优化

• LUSAS明显加快了结构的建模和分析

• 满足紧凑的设计时间表

　　总部位于华盛顿贝尔维尤的INCA工程有限公司使用LUSAS土木建筑软件，对由新奥尔良区的美国陆军工程兵(USACE)提供了两个赞助合同的防洪保护结构，进行了协助设计。通过使用LUSAS来协助设计漂浮的船闸门及其邻接台结构，可以优化闸门的设计，以满足设计标准和紧凑的设计时间表。

2005年8月28日，破坏力极大的卡特里娜飓风，淹没了新奥尔良市区及其附近的几个防洪保护工程，造成了大量的财产损失以及许多人的死亡。为了防止将来洪水的发生， 防洪堤的飓风保护工程、抽水站和防洪闸门在城市的*危险部分都进行加强，从而建成了一个防洪等级在100年的保护工程。

INCA的参与

在Segnette支流抽水站上的过渡期防洪闸门，以及杰斐逊教区运河沿岸的防洪大堤和闸门，仅仅是USACE的众多合同项目中的两个，这些项目当前正在被设计或建造。对于Segnette支流抽水站，INCA设计了一个30英尺宽的垂直自动闸门，该闸门既可以通过电力运行，也可以使用一个省力装备用人工来控制。对于运河，INCA设计了一个漂浮的船闸门，在洪水来临前可以将该闸门从停泊位置移动到接近洪水爆发的位置。在闸门之间，INCA也设计了一系列的“A-框架”，用来提供侧向的约束。据估计这两个工程的建造将花费$20,000,000左右。

船闸门及其邻接台

运河上的船闸门邻接台是由HP14x117型钢桩，支撑着一个“3400 x1600 x45”的厚混凝土桩帽。钢筋支柱被建立并锚固在桩帽上，来支撑钢墙框架构件，该构件包含了厚度在1/2"和1"之间变化的钢板。闸门有一个45英尺的开口，基石的海拔在-8，静止水平面的海拔在9。船闸门大约15英尺宽，47英尺长。当在关闭的位置，闸门用压载物向下压制住，并有两个钢筋台框架支撑住。

钢筋台的所有结构特征被组合为一个LUSAS模型，使用梁、壳和实体单元来近似地模拟每个结构单元。“组”工具的使用可以很容易的隔离每一个结构单元，方便模型的显示和建模，也可以根据用户的选择来显示设置过的属性，例如当检查钢板厚度设置的正确性时。高位的静态水平面、闸门、船和冲击荷载都将被考虑在线性的静态分析中。一个单独的LUSAS模型被用来分析漂浮船上由于水压力引起的内力。

桩支架建模　　　　           具有桩帽的闸门台（蓝色）、钢支承 　　　　　　　　　　　　　　　及墙体（绿色）的LUSAS建模	显示邻接台钢板厚度的彩色图
闸门台结构上的典型荷载组合应力

INCA的结构工程师David Stensby说：“船闸门设计是在一个很紧凑的时间表下进行的。邻接台结构的不同的单元可以都在同一个LUSAS模型中被建模，这对我们是非常有用的，因为事实上这能够精确地模拟在船模型上的水压力荷载。”

结果

每个工况的结构可以被研究，荷载组合可以被创建，用于获得自重、闸门、洪水和冲击荷载的不同组合的组合效应。对于感兴趣的截面，LUSAS的截面切片工具也可以用来检查其局部的应力。David Stensby证实了结果的有用性：“从LUSAS模型中获得的应力和变形，可以帮助我们调整闸门的设计，以满足设计标准。”

INCA的项目主管James Costello归纳如下：“LUSAS非常适合这种钢闸门闭合结构的建模和分析，它帮助我们满足了紧凑的设计时间表。和我们以前用其它分析软件建模相似结构相比，使用LUSAS建模这个结构所花费的时间大大地减少了。”

船闸门的LUSAS模型	使用的船闸门钢板厚度 (为求清晰，上游和夹板没有被显示)
结构中典型的荷载组合应力