随着我国水电事业的飞速发展,高水头、大流量水电站不断开发,高压闸门止水装置的可靠性与合理性日益受到工程界的关注。选择合适的闸门止水型式和止水材料则是解决高水头闸门止水问题的关键。 本文从这两方面入手,首先介绍了现有的高水头闸门止水的各种型式、工作原理及其优缺点。接着分析了各种闸门止水材料的性质,根据试验数据,利用最小二乘法确定了各种材料的计算参数;然后给出了橡胶类材料的有限元计算格式及非线性方程组的解法。论文详细给出了闸门止水中接触问题的控制方程,接触必须满足的不可侵彻性条件和面力条件的具体表达式,接触问题采用的Coulomb摩擦模型及其在有限元中的不同计算方法,即罚函数方法、Lagrange乘子法和增广的Lagrange乘子法,并通过计算实例比较了它们的收敛性。由于在接触面上水压力会随着接触状态的变化而不断变化,本文也给出了此类荷载具体施加方法。最后,结合龙滩水电站底孔弧形闸门止水的实际情况,利用有限元软件ANSYS对顶止水和象鼻防射止水的选型及水封材料的应力状态进行了一系列分析研究,通过计算分析,选择了较优的断面形式和止水材料,为今后高水头闸门的设计和研究提供了有价值的建议。