型鋼布置形式對(duì)弧形閘門(mén)型鋼混凝土閘墩工作性能的影響研究.pdf

1、閘墩是泄水建筑物的關(guān)鍵組成部分，閘墩結(jié)構(gòu)對(duì)整個(gè)水利樞紐的安全運(yùn)行至關(guān)重要。隨著水利事業(yè)的快速發(fā)展，大流量、高水頭泄水建筑物越來(lái)越多，對(duì)閘墩承載力的要求也越來(lái)越高。由于地形地質(zhì)條件、樞紐布置等因素影響，閘墩厚度受到限制，不可能通過(guò)無(wú)限增加閘墩厚度來(lái)滿足對(duì)閘墩承載能力不斷增加的要求。預(yù)應(yīng)力閘墩的應(yīng)用，一定程度上解決了閘墩承載力不足問(wèn)題，但預(yù)應(yīng)力錨索的應(yīng)力松弛、閘墩抗震性能的提高等問(wèn)題還不能得到有效解決。型鋼混凝土具有承載能力強(qiáng)、剛度大、延展

2、性能好等特點(diǎn)，將型鋼混凝土應(yīng)用于閘墩來(lái)提高其承載力已有一定數(shù)量的研究成果，但基本都是集中在閘墩每側(cè)只布置一根型鋼的研究，還尚欠缺墩體內(nèi)布置多根型鋼的研究。本文在型鋼混凝土閘墩已有的研究基礎(chǔ)上結(jié)合閘墩應(yīng)力分布等特點(diǎn)，在閘墩中布置多根分布式型鋼來(lái)研究型鋼布置形式對(duì)弧形閘門(mén)型鋼混凝土閘墩工作性能的影響。
　　本文利用有限元軟件ANSYS，采用弧門(mén)支座附近閘墩的局部受拉區(qū)的配鋼量不變?cè)瓌t，分別建立單型鋼和多型鋼閘墩有限元模型。根據(jù)閘墩應(yīng)力

3、分布等特點(diǎn)，將多型鋼閘墩內(nèi)型鋼數(shù)量設(shè)定為兩根和三根，并分別以20°、25°、30°、40°四種不同的擴(kuò)展角進(jìn)行布置。本文從閘墩位移、應(yīng)力、裂縫分布和承載能力等方面研究了型鋼布置形式對(duì)閘墩工作性能的影響。研究結(jié)果表明:
　　(1)閘墩在對(duì)稱荷載作用下，保持型鋼之間擴(kuò)展角不變，閘墩最大位移隨型鋼數(shù)量增加而減小;保持型鋼數(shù)量不變，閘墩最大位移隨著擴(kuò)展角的增加先減小后增大。非對(duì)稱荷載作用下，擴(kuò)展角為20°、25°時(shí)，墩體內(nèi)布置兩根型鋼的閘

4、墩最大位移較小;擴(kuò)展角為30°、40°時(shí)，墩體內(nèi)布置三根型鋼的閘墩最大位移較小。保持型鋼數(shù)量不變，閘墩最大位移隨著擴(kuò)展角的增加先減小后增大。
　　(2)閘墩在對(duì)稱荷載作用下，保持型鋼之間擴(kuò)展角不變，多型鋼閘墩控制點(diǎn)應(yīng)力隨型鋼數(shù)量增加而減小;保持墩體內(nèi)型鋼數(shù)量不變，閘墩控制點(diǎn)應(yīng)力隨著擴(kuò)展角的增加先減小后增大。
　　非對(duì)稱荷載作用下，墩體內(nèi)型鋼數(shù)量對(duì)閘墩控制點(diǎn)應(yīng)力影響不大;保持墩體內(nèi)型鋼數(shù)量不變，閘墩控制點(diǎn)應(yīng)力隨著擴(kuò)展角的增加逐

5、漸增大。
　　(3)多型鋼閘墩比單型鋼閘墩裂縫發(fā)展慢。對(duì)稱荷載作用下，多型鋼閘墩不同布置形式對(duì)閘墩裂縫發(fā)展影響不大。非對(duì)稱荷載作用下，型鋼之間擴(kuò)展角對(duì)多型鋼閘墩裂縫發(fā)展有較大影響，在裂縫初期，擴(kuò)展角較小的閘墩裂縫發(fā)展較慢;隨著裂縫的擴(kuò)散，擴(kuò)展角較大的閘墩裂縫發(fā)展較慢，裂縫超過(guò)型鋼布置范圍后在閘墩內(nèi)擴(kuò)散速度加快。布置型鋼數(shù)量對(duì)多型鋼閘墩裂縫發(fā)展影響不大。
　　(4)閘墩在對(duì)稱荷載作用下，保持型鋼之間擴(kuò)展角不變，閘墩承載能力隨著