大型多槽式矩形渡槽結(jié)構(gòu)靜力分析.pdf

1、我國(guó)水資源分布地區(qū)差異很大，嚴(yán)重阻礙了社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，使東西部地區(qū)的貧富差距進(jìn)一步加大。為了使我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)平衡發(fā)展，綜合國(guó)力顯著提高，許多大型輸水調(diào)水工程相繼建設(shè)。在這些工程中，渡槽作為一種交叉聯(lián)系水工建筑物，被廣泛應(yīng)用。隨著輸水調(diào)水工程規(guī)模的不斷擴(kuò)大，渡槽輸水流量相應(yīng)增加。單槽式輸水的簡(jiǎn)單渡槽結(jié)構(gòu)已經(jīng)難以滿足實(shí)際工程需要，從而研究設(shè)計(jì)出了多槽式渡槽結(jié)構(gòu)來(lái)解決這一實(shí)際問(wèn)題。多槽式渡槽結(jié)構(gòu)由于增加了側(cè)墻數(shù)目，使得其結(jié)構(gòu)型式復(fù)雜化，槽身

2、過(guò)水?dāng)嗝娉叽绶浅４?，過(guò)水流量也很大，槽身結(jié)構(gòu)受力比單槽輸水復(fù)雜的多。采用多槽輸水型式后，水荷載沿槽身橫向分配給各個(gè)縱梁的荷載變得十分復(fù)雜。這些新出現(xiàn)的實(shí)際工程問(wèn)題都沒(méi)有現(xiàn)存的成熟理論予以解決。因此非常有必要對(duì)多槽式矩形渡槽結(jié)構(gòu)的槽身受力特性進(jìn)行研究，以準(zhǔn)確分析槽身縱橫向結(jié)構(gòu)受力特性以及變形特征，總結(jié)實(shí)用的計(jì)算分析方法，為大型多槽式渡槽結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供參考依據(jù)。
　　本文根據(jù)大型多槽式矩形渡槽槽身結(jié)構(gòu)型式和受力特點(diǎn)，選用“實(shí)用空間法”進(jìn)

3、行多槽式矩形渡槽槽身結(jié)構(gòu)計(jì)算分析。分析時(shí)將槽身結(jié)構(gòu)離散成兩個(gè)存在相關(guān)聯(lián)系的平面問(wèn)題。在槽身橫向結(jié)構(gòu)分析時(shí)，橫梁和縱梁之間的支承結(jié)構(gòu)選用彈性支承型式，橫梁支承在各個(gè)縱梁之上。依據(jù)力法變形協(xié)調(diào)理論，推導(dǎo)出了雙槽式渡槽和三槽式渡槽橫向結(jié)構(gòu)各彈性支承的反力計(jì)算公式，依此計(jì)算彈性支承條件下橫梁的內(nèi)力以及支承反力。計(jì)算每條橫梁支承反力的比值，然后將每條縱梁上橫梁位置處的反力比值系數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，得到縱梁上水荷載的分布系數(shù)，按照此荷載分布系數(shù)計(jì)算縱梁上的

4、水荷載分布，并進(jìn)行各縱梁的受力分析。通過(guò)計(jì)算，得到了水荷載的橫向分配系數(shù)、各縱梁上水荷載分布情況、橫梁和縱梁底緣的應(yīng)力分布規(guī)律和各縱梁位移變化情況。采用MIDAS有限元計(jì)算軟件對(duì)某大型三槽式矩形渡槽單跨槽身進(jìn)行了整體建模分析，并將有限元和實(shí)用空間法計(jì)算所得結(jié)果進(jìn)行了比較分析，表明了實(shí)用空間法用于大型多槽式矩形渡槽結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，結(jié)構(gòu)計(jì)算準(zhǔn)確，簡(jiǎn)單快捷，精度高，能夠?yàn)楣こ淘O(shè)計(jì)帶來(lái)很大的便利。針對(duì)實(shí)用空間法計(jì)算結(jié)果，對(duì)多槽式渡槽槽身結(jié)構(gòu)進(jìn)行了初

5、步優(yōu)化，槽身豎墻頂部加設(shè)拉桿，槽身縱向配置預(yù)應(yīng)力鋼束。對(duì)優(yōu)化后的槽身結(jié)構(gòu)進(jìn)行了有限元計(jì)算，并將其結(jié)果與未優(yōu)化的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比，結(jié)果表明槽身加設(shè)拉桿和配置縱向預(yù)應(yīng)力鋼束后，縱梁下緣應(yīng)力由受拉應(yīng)力狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槭軌簯?yīng)力狀態(tài)，縱梁豎向位移由向下變?yōu)檩p微的上拱。說(shuō)明優(yōu)化后槽身縱向結(jié)構(gòu)受力和變形都更合理。由于計(jì)算時(shí)只考慮設(shè)置縱向預(yù)應(yīng)力，對(duì)槽身橫向結(jié)構(gòu)受力未起到改善作用，建議在實(shí)際工程中按三向預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)渡槽槽身。本文還對(duì)優(yōu)化后的槽身結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性進(jìn)