大型多槽式矩形渡槽结构静力分析

根据大型多槽式矩型渡槽槽身结构及其受力特点,采用结构力学法使复杂的空间结构分离成相互联系的两个平面问题:横向计算时,横梁底部弹性支承在各纵梁上,根据力法位移协调理论,给出了双槽式和三槽式渡槽横向结构弹性支承反力的计算公式,并依此求得结构的横向受力与弹性支承反力;以弹性反力作为荷载,反向作用于纵梁上,从而进行纵向梁的受力分析。通过三维实体有限元软件(MIDAS)对某大型三槽式渡槽单跨槽身整体进行了建模分析,并将结构力学法和有限元法计算所得结果进行了比较分析,验证了方法的合理性和公式的准确性。利用其进行渡槽结构计算,能满足工程设计的精度要求。     

带横杆多纵梁式矩形渡槽结构内力分析

结合交口灌区总干渠跨相排干沟渡槽设计实例,考虑槽身横向和纵向结构变形协调,横向结构底部弹性支承在各纵梁上,应用实用空间法对带横杆多纵梁式矩形渡槽槽身结构进行内力计算,分析了横杆及主梁刚度对结构内力影响。结果表明:增加横杆使横梁跨中弯矩减少,但使侧肋弯矩增大,横杆使横向结构内力分布更加均匀,常常被称作拉杆的横杆,实际上受到压应力作用;随着纵梁刚度增大,渡槽竖向变形减小,横向结构所受弯矩减小,纵梁的荷载分布不均匀现象减小。所得结论可为同类渡槽结构设计提供参考。     

U型薄壳渡槽槽身设计的研究

U型薄壳渡槽具有造型好、水力条件优越、纵向刚度大、横向内力小等特点，因此广大水利工作者乐于采用．U型薄壳渡槽槽身内力计算一般采用早在70年代提出的等厚壳内力计算的数解法——平面刚性梁法，按纵、横向两个平面分别进行计算，即纵向受力按平面梁理论计算；横向受力按U型曲梁计算．这种计算方法，没有考虑端肋对槽壳的约束，对于跨宽比L／B＜3的中长充槽身是不适用的，这时应采用有限元法、折板法进行计算．本文应用有限元分析程序较全面地分析了长壳渡槽的受力情况，并对长壳渡槽梁法公式进行推导，将计算结果与原型试验和有限元法…     

大型预应力梁式渡槽应力变形监测与仿真分析

沙河渡槽是南水北调中线建设的关键性工程,采用预制吊装的U形梁式渡槽结构形式,体型巨大、受力情况复杂,其施工和运行的安全性对南水北调中线建设具有重要影响。通过渡槽监测方案设计,监测渡槽跨中截面底部纵向钢筋应力及渡槽应变值,考虑渡槽在1 a监测期内温度变化的影响。采用有限元法建立渡槽在施工期和运营期的有限元计算模型,将有限元计算结果与施工期渡槽纵向钢筋应力和渡槽应变的监测结果进行对比分析,验证有限元模型的正确性。利用有限元计算模型分析了渡槽在运营期应力和位移分布规律,给出了渡槽应力和位移的变化云图,研究了渡槽关键截面内表面的应力变化曲线。结果表明,运营期渡槽在纵向和环向预应力作用下内表面基本为压应力,满足抗裂设计要求;渡槽竖向变形很小,满足刚度设计要求;有限元仿真分析结果验证了渡槽结构设计和施工方案的合理性。     

钢桁腹式混凝土组合箱梁的结构性能分析

以南京绕越公路江山桥为工程背景,运用有限元软件ANSYS建立该钢桁腹式混凝土组合箱梁的有限元模型,分析其腹杆的受力情况,并据此计算腹杆轴力竖向分量对各分析截面的抗剪贡献,然后研究荷载横向变位对组合箱梁剪力滞效应的影响,最后推导出组合箱梁钢桁腹杆的纵向弹性模量计算公式并计算实桥腹杆纵向弹性模量,判断钢桁腹杆的抗弯贡献。研究结果表明:组合箱梁的钢桁腹杆主要承受轴力作用;组合箱梁的截面剪力可近似认为由钢桁腹杆承担;荷载横向变位对组合箱梁上翼板的剪力滞效应影响较大;钢桁腹杆可认为不抵抗截面弯矩。     

大跨度梁拱协作体系渡槽设计与研究

阐述了大跨度梁拱协作体系渡槽设计计算的基本原理,结合南水北调中线工程李村北干渠渡槽工程介绍了梁拱协作体系渡槽设计的理论、计算方法。梁拱协作体系渡槽采用整体式输水槽身,具有巨大的纵向抗弯刚度,其利用连续槽身的刚度来减小和改善拱肋的受力,使拱截面尺寸得以减小,同时,为使拱槽刚度协调,槽身采用较小的高宽比及薄壁结构,减少了整个渡槽的工程量;梁拱协作体系渡槽利用拱肋平面外设置弧度,提供非保向力,拱圈及立柱成三维空间线型,有效解决了大跨度、小矢跨比渡槽的结构整体稳定问题;梁拱协作体系渡槽的自平衡体系对地基的广泛适应性,解决了地质较差地区修建大跨度拱式渡槽的难题,亦具有明显的经济效益。     

多厢互联预应力混凝土渡槽设计方法

针对南水北调中线总干渠渡槽流量大、荷载大、槽身过水断面大，普通梁式渡槽难以满足要求的特点，提出了新型矩型截面多厢互联预应力混凝土连续梁式渡槽．这种型式渡槽刚度大、承载能力大、跨越能力大，是一种适用于大流量输水渡槽的经济合理的新型结构。文中介绍了这种渡槽的结构设计方法，包括槽身跨度和横截面尺寸的确定原则；纵向、横向和竖向预应力钢筋及锚固体系的选择；按平面问题和按空间问题分析方法以及槽身结构承载能力极限状态和正常使用极限状态设计要求等内容．分析结果表明，这种渡槽空间受力效应明显，宜采用平面问题与空间问题相结合的分析方法。     

预应力混凝土连续箱梁桥抗侧翻设计关键参数

为研究预应力混凝土连续箱梁桥在超载作用下的抗侧翻设计的关键参数,以某连续箱梁桥为背景,采用ＭＩＤＡＳ／Ｃｉｖｉｌ建立三种有限元模型（考虑支座布设方式的变化）,研究在３倍超载作用下的连续箱梁的抗倾覆能力变化规律。分析结果表明:独柱墩模型的最小支座反力要远小于另外两种模型;随着支座间距的增大,箱梁的横向抗倾覆系数增大,改变支座间距或改变支撑类型可以有效的改善支座的受力情况;小间距双支座模型和独柱墩模型的抗倾覆能力和抗弯能力不匹配,不能发挥梁的抗弯能力,而大间距双支座模型的倾覆超载系数和强度超载系数较为接近;大间距双支座的支座布设方式在偏心超载作用下的抗倾覆能力较强。     

矩形渡槽槽身结构时变可靠度分析

为分析服役期内渡槽安全度变化，将时间离散法引入渡槽结构时变可靠度计算中。基于工程实例，建立矩形渡槽槽身纵向和横向两个方向3个部位的承载力和抗裂极限状态方程以计算时变可靠度，用蒙特卡罗法的计算结果验证其精度，并与动态可靠度法计算结果进行比较。结果表明：渡槽结构纵向承载力可靠度随服役年限下降，尤其在服役后期降幅远大于横向承载力，纵向承载力极限状态为渡槽寿命的控制状态；纵向和横向抗裂可靠度较承载力可靠度下降均较慢；由于初始值不高，底板抗裂可靠度在服役后期略低于目标值；时间离散法计算结果整体误差相对较小，尤其对服役后期的结构安全性评价更精确，其计算精度比动态可靠度法更高，因此，应用时间离散法进行渡槽可靠度计算和安全性评价更为合理。     

彭水电站通航渡槽设计与研究

彭水水电站通航渡槽水荷载大、水密性要求高、结构型式复杂。为适应所在地地形、地质及施工条件，研究采用由框架式支墩、简支预应力箱梁和挡水板及防渗层组成渡槽结构体系。根据渡槽功能和运行特点，研究提出该体系的设计控制标准。采用三维有限元对预应力的布置方式、裂缝控制进行了分析研究，通过实梁荷载试验对箱梁受力特性和体系安全度进行了验证。     

南水北调中线工程某大型渡槽设计

南水北调中线总干渠渡槽设计过水流量大,通过经济技术指标比选,确定采用开口箱梁矩形槽型式,采取三向预应力设计。由于渡槽受力呈现较强的空间性,为了提高设计效率并便于复核,截面拟定和配置预应力时采用平面杆系对渡槽横向和纵向分别进行计算,然后用三维有限元法进行复核。复核阶段主要考虑了非线性温度荷载和侧向风荷载的影响。计算结果表明,各工况下,渡槽大部分部位为受压状态,局部拉应力亦控制在规范允许范围内。     

考虑不均匀沉降影响的多厢互联预应力渡槽安全评估研究

多厢互联式渡槽是针对南水北调输水量大而专门提出的一种新型渡槽结构型式,与传统单厢渡槽相比,这种新型渡槽纵向与横向尺寸相差不大,并采用三向预应力设计,导致其横向刚度与纵向刚度相差不大,承载以后的受力表现更像板而不是梁,这种结构挠度变形很小,但对不均匀沉降变形异常敏感。为此,以某三厢互联预应力渡槽为例,通过对现有沉降变形监测资料进行分析,提出了两种不同类型不均匀沉降变形模式,即"一头倒"和"扭麻花"沉降变形模式,并指出实际不均匀沉降是上述两种的复合模式。同时,当不均匀沉降发生时,将会改变槽身受力状态,对渡槽安全运行产生不利影响;随着不均匀沉降变形增大,槽身内壁及外壁应力状态逐渐恶化,内壁受拉区范围逐渐增大,最大拉应力值也逐渐增大;该不均匀沉降变形达到当前状态的1.5倍时,槽身内壁环向正应力将超过1.70 MPa,内壁存在很大的开裂风险。     

上承式板拱渡槽结构动力性能分析研究

结合南水北调中线工程河北段千渠左岸排水渡槽结构设计，建立了考虑流固耦合作用的上承式板拱渡槽动力分析有限元模型，研究了不同过水工况下结构的自振特性，采用反应谱法计算渡槽的地震动响应，分析了不同过水工况下渡槽主拱、槽身纵墙和纵向大梁及底板等控制截面的动应力和动位移的分布规律，为工程设计提供了计算依据。     

大型渡槽槽墩动力特性分析

采用通用有限元软件SAP2000对南水北调中线工程中双洎河渡槽薄壁空心墩建立了空间有限元分析模型,研究大型双槽渡槽的动力特性,采用模态分析方法对渡槽墩体前10阶的自振频率与振动模态进行了计算.结果表明:在不考虑槽身和槽内无水、半水、满水4种工况下各阶振型振动的圆频率变小,周期变大;比较空心槽墩4种工况下前10阶自振频率与振动模态,可见结构纵向刚度最小,横向刚度次之,竖向刚度最大.     

基于可靠度理论的多槽式矩形渡槽优化设计研究

南水北调工程中的大型多槽式预应力矩形渡槽是一种大跨度、大宽度、大高度及大宽高比的新型输水结构,其横向变形不能忽略,在施工、运用过程中将受到比以往小型渡槽更多的不确定因素的影响。首先应用变形相容性原则,考虑了纵向与横向变形的交互影响,然后以结构可靠性指标为约束条件（其中包括性态约束：纵向侧墙的抗弯承载力、跨中挠度、正、斜截面抗裂、整体横向抗风稳定,和适用性约束：输水能力）,建立了结构优化数学模型,采用复合型法寻优求解。所得结果为其工程实践提供了理论指导和有价值的参考。     

简支现浇箱端横梁的受力模型研究

横梁是现浇箱梁横向受力的重要构件，承担着箱梁传递的纵向荷载，其受力较为复杂。以某简 支现浇箱梁为工程背景，采用桥博有限元软件建立端横梁模型，主要分析端横梁承受纵向恒载的分配比 例以及传力模式。研究表明，在验算端横梁的承载能力极限状态与正常使用极限状态时，采用恒载均布 传力方式来验算支点截面最不利，而采用恒载分配方式２且通过腹板均布传力方式来验算跨中截面最 不利。其研究结果可为现浇箱端横梁的设计计算提供参考与借鉴。     

大型渡槽的动力响应分析

针对大型渡槽的动力响应问题,以南水北调工程沙河渡槽为例,应用有限元软件建立三维计算模型,采用附加质量法考虑动水压力,用Newmark方法对结构进行了全时域下的横向应力和纵向应力计算,并对其在横向激励(地震)下的动力响应进行了分析。结果表明:渡槽结构的动应力均随槽内水深的增加而增大;在横向地震激励作用下,槽底纵横梁对横向应力影响较大,容易在纵横梁交界处引起应力集中;在横向激励下,渡槽结构横向位移的响应规律是跨中大、两端小。     

渔洞水库北干渠葡萄井肋拱渡槽结构计算研讨

采用大跨度的肋拱支承渡槽，肋拱型式和结构尺寸对肋拱纵向、横向稳定影响很大，采用悬链线拱时，截面优选变截面肋拱，变截面肋拱较能适应内力和应力变化。     

扭转、畸变和荷载局部效应对水工薄壁箱梁结构受力的影响分析

薄壁箱型结构具有整体刚度大、抗弯扭性能好，能充分发挥结构整体受力作用和工程量省的特点，所以该结构型式在水电工程和变通桥粱工程中得到普遍采用。但由于结构在施工、运行中可能发生大的偏心荷栽作用，使其产生不同的扭转、畸变和翘曲等应力效应。本文通过东雷二期抽黄洛河渡槽预应力砼箱粱方案为计算实例，采用“手册”法进行验算分析，其分析结果说明对于较重要的薄壁箱型结构设计，在验算常规受力分析的同时，不可忽略扭转、畸变和栽荷局部效应的影响。该方法概念清楚、计算简便，为确保工程安全可靠，用于指导工程设计中结构尺寸的选择及构造设计是十分必要的。     

南水北调大型渡槽纵梁不均匀挠度对结构的受力影响分析

南水北调中线工程总干渠规模巨大、水头低,沿线大型渡槽设计大量采用多槽一联大跨度预应力钢筋混凝土结构,槽身纵向受力体系由多道纵梁承担,槽身纵向挠度不仅是结构正常运用的一项控制指标,纵梁间的不均匀挠度差对多槽一联的渡槽横向结构的影响也是不能忽视的.纵向结构不均匀挠度差过大,会引起槽身横向结构附加内力过大,甚至引起结构破坏.通过对河北省典型跨河渡槽纵梁不同运行工况的挠度计算,将纵梁间挠度差作为横向计算的初始变位,计算此变位对横向内力的影响.再通过对纵梁预应力的调整,使各种计算工况下纵梁产生挠度对横向结构影响最小,从而达到结构优化的目的.