大型多槽式矩形渡槽結(jié)構(gòu)靜力分析.pdf

1、我國水資源分布地區(qū)差異很大，嚴重阻礙了社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，使東西部地區(qū)的貧富差距進一步加大。為了使我國社會經(jīng)濟平衡發(fā)展，綜合國力顯著提高，許多大型輸水調(diào)水工程相繼建設。在這些工程中，渡槽作為一種交叉聯(lián)系水工建筑物，被廣泛應用。隨著輸水調(diào)水工程規(guī)模的不斷擴大，渡槽輸水流量相應增加。單槽式輸水的簡單渡槽結(jié)構(gòu)已經(jīng)難以滿足實際工程需要，從而研究設計出了多槽式渡槽結(jié)構(gòu)來解決這一實際問題。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)型式復雜化，槽身

2、過水斷面尺寸非常大，過水流量也很大，槽身結(jié)構(gòu)受力比單槽輸水復雜的多。采用多槽輸水型式后，水荷載沿槽身橫向分配給各個縱梁的荷載變得十分復雜。這些新出現(xiàn)的實際工程問題都沒有現(xiàn)存的成熟理論予以解決。因此非常有必要對多槽式矩形渡槽結(jié)構(gòu)的槽身受力特性進行研究，以準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)實用的計算分析方法，為大型多槽式渡槽結(jié)構(gòu)設計提供參考依據(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，選用“實用空間法”進

3、行多槽式矩形渡槽槽身結(jié)構(gòu)計算分析。分析時將槽身結(jié)構(gòu)離散成兩個存在相關(guān)聯(lián)系的平面問題。在槽身橫向結(jié)構(gòu)分析時，橫梁和縱梁之間的支承結(jié)構(gòu)選用彈性支承型式，橫梁支承在各個縱梁之上。依據(jù)力法變形協(xié)調(diào)理論，推導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算公式，依此計算彈性支承條件下橫梁的內(nèi)力以及支承反力。計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)進行統(tǒng)計，得到縱梁上水荷載的分布系數(shù)，按照此荷載分布系數(shù)計算縱梁上的

4、水荷載分布，并進行各縱梁的受力分析。通過計算，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力分布規(guī)律和各縱梁位移變化情況。采用MIDAS有限元計算軟件對某大型三槽式矩形渡槽單跨槽身進行了整體建模分析，并將有限元和實用空間法計算所得結(jié)果進行了比較分析，表明了實用空間法用于大型多槽式矩形渡槽結(jié)構(gòu)設計時，結(jié)構(gòu)計算準確，簡單快捷，精度高，能夠為工程設計帶來很大的便利。針對實用空間法計算結(jié)果，對多槽式渡槽槽身結(jié)構(gòu)進行了初

5、步優(yōu)化，槽身豎墻頂部加設拉桿，槽身縱向配置預應力鋼束。對優(yōu)化后的槽身結(jié)構(gòu)進行了有限元計算，并將其結(jié)果與未優(yōu)化的計算結(jié)果進行了對比，結(jié)果表明槽身加設拉桿和配置縱向預應力鋼束后，縱梁下緣應力由受拉應力狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槭軌簯顟B(tài)，縱梁豎向位移由向下變?yōu)檩p微的上拱。說明優(yōu)化后槽身縱向結(jié)構(gòu)受力和變形都更合理。由于計算時只考慮設置縱向預應力，對槽身橫向結(jié)構(gòu)受力未起到改善作用，建議在實際工程中按三向預應力結(jié)構(gòu)設計渡槽槽身。本文還對優(yōu)化后的槽身結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性進