近年来,随着我国综合国力不断增强,国民经济不断发展,水利工程作为利国利民的重要基础设施,其建设规模日益增大,使用条件也日益苛刻,水工钢闸门作为防洪、排涝和水资源利用工程中的重要结构物,其结构安全是保证水利工程正常运行的基础,本文结合我国北方的水库、水闸等水利工程中常用的平面定轮钢闸门设计,采用流固耦合计算方法,对我国北方典型的水工钢闸门的结构安全进行研究。闸门在运行过程中,除了会受到常规静水压力载荷作用,还会受到一些极端载荷作用,本文主要考虑两方面的载荷工况:一方面是闸门在泄洪时会受到水流冲刷载荷作用,在较大的水流冲刷作用下,闸门结构容易失稳,产生永久性的塑性损伤;另一方面考虑在进行水下爆炸爆破工程时或发生战争和遭到恐怖主义攻击时,闸门会受到水雷或水下爆破炸药等其他水下武器攻击,即受到水下爆炸载荷作用,一旦遭到水下爆炸攻击,将会对闸门结构产生致命性损伤,对水利设施下游的工程及人民群众的生命财产安全造成巨大的损失。因此本文主要针对水流冲刷和水下非接触爆炸两种主要的闸门破坏载荷进行计算方法研究,并给出数值计算结果。平面钢闸门(本文采用潜孔式平面定轮钢闸门)作为现在水利工程中应用最为广泛的闸门型式之一,由于其结构的所处工作环境复杂,给结构安全带来了隐患。闸门在启闭过程中,会引起启闭困难、空蚀或振动,严重时可能会引起闸门的破坏。本文利用大型非线性有限元软件ANSYS对闸门进行建模,并进行闸门结构数值模拟分析,以闸后发生淹没水跃的潜孔式平面钢闸门为研究对象,对不同底缘结构型式闸门在水流载荷作用下的响应进行分析对比,为闸门底缘结构选型提供理论基础,具有重要的工程实际意义。对不同型式的闸门底缘结构进行分析,有限元分析软件ANSYS对潜孔式平面定轮钢闸门进行计算与分析,本文讨论的闸门形式分文两种类型:首先以底缘角度180°为基础模型,然后以闸门底缘上游倾角为45°,下游倾角为30°为优化模型,通过单向流固耦合,双向流固耦合进行计算分析对比。结果表明,闸门底缘上游倾角为45°,下游倾角为30°的优化模型有利于闸门的启闭,延长闸门寿命,更适合应用于实践中。目前围堰拆除、水下基础开挖等水下爆破工程数量不断增加,水下爆炸载荷会对闸门结构安全产生影响,需要对闸门在水下爆炸载荷作用下的结构安全进行研究。首先给出了计及冲击波、气泡脉动以及射流影响的水下爆炸载荷计算方法,然后基于流固耦合计算方法,针对典型闸门结构在6种不同的水下爆炸工况,即6种不同的冲击因子下,进行了数值模拟,在不同的工况下,闸门均产生了不同形式的弹性或塑性变形,但均未产生塑性大变形,通过本文的研究,建议在进行水下爆破工程时,要合理设置工况,选取爆距较远、冲击因子较小的工况进行作业,否则会对水利闸门结构安全造成影响。