三向預(yù)應(yīng)力多側(cè)墻渡槽結(jié)構(gòu)研究.pdf

1、我國正在修建的南水北調(diào)中線工程中，大流量渡槽是輸水建筑物的一種重要結(jié)構(gòu)型式，槽身多采用三向預(yù)應(yīng)力多側(cè)墻結(jié)構(gòu)，屬空間整體受力結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)型式的設(shè)計目前存在許多問題尚未解決，如三向超靜定結(jié)構(gòu)設(shè)計計算理論、溫度荷載對結(jié)構(gòu)應(yīng)力的影響、濕模態(tài)相互作用及地震反應(yīng)、水體非線形晃動對結(jié)構(gòu)的作用等問題。由于這些問題尚未解決造成渡槽裂縫，對渡槽結(jié)構(gòu)的安全產(chǎn)生很大的威脅。本文針對大型渡槽工程設(shè)計中存在的一系列問題，通過深入細(xì)致的研究以保證渡槽結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性、經(jīng)

2、濟(jì)性和合理性。主要研究內(nèi)容和成果如下： ⑴提出了三向超靜定理論在特大型渡槽工程設(shè)計計算中的應(yīng)用。對于多側(cè)墻結(jié)構(gòu)的渡槽槽身，其結(jié)構(gòu)設(shè)計理論停留在把渡槽簡單分縱向和橫向兩個方向分別計算，并依此配置鋼絞線和鋼筋，致使計算結(jié)果，對中墻計算結(jié)果保守，邊墻則偏于危險。利用該理論計算成果，經(jīng)實驗驗證，設(shè)計合理，安全可靠。 ⑵提出了熱-結(jié)構(gòu)耦合分析方法應(yīng)用于多側(cè)墻槽身結(jié)構(gòu)的溫度應(yīng)力計算。基于ANSYS程序的耦合場考慮2個或多個物理場之間

3、相互作用的分析，采用順序耦合法對渡槽的溫度應(yīng)力進(jìn)行分析計算，求解其溫度場，計算出結(jié)構(gòu)的整體應(yīng)力。 ⑶應(yīng)用流體理論及結(jié)構(gòu)的振動方程，分析了槽身擋水墻結(jié)構(gòu)的濕模態(tài)特性，推導(dǎo)得出濕模態(tài)正交關(guān)系的動荷載相應(yīng)公式，計算表明，由于巨大水質(zhì)量慣性作用影響，即使抗震設(shè)防烈度不高的情況下，豎向地震作用對承重結(jié)構(gòu)也具有較大影響。計算了地震波由基巖面入射條件下，渡槽連同樁基一起構(gòu)成的渡槽整體系統(tǒng)的動力特性。 ⑷基于ANSYS有限元程序，通過分

4、析計算鋼絞線的施工張拉順序?qū)Y(jié)構(gòu)應(yīng)力的影響，以應(yīng)力狀態(tài)確定鋼絞線張拉工藝，避免了施工過程中槽身的裂縫。 ⑸建立了渡槽工程三維有限元計算程序，結(jié)合南水北調(diào)中線漕河渡槽工程實際（注：漕河渡槽目前是我國第一座最大的三向預(yù)應(yīng)力多側(cè)墻結(jié)構(gòu)工程）提出了結(jié)構(gòu)應(yīng)力計算成果，建設(shè)已完工，經(jīng)檢驗設(shè)計合理，安全可靠。 ⑹研究了三向預(yù)應(yīng)力多側(cè)墻渡槽槽身的裂縫控制。針對目前幾乎“無槽不裂”的現(xiàn)實，通過對多側(cè)墻渡槽槽身的裂縫機(jī)理進(jìn)行全面研究和分析，