洺河渡槽三维有限元之分析.pdf

沼河渡槽三维有限元分析摘要关键词：沼河渡槽，预应力结构，模型离散，钢绞线，有限元，可变荷载的常用本构关系和钢筋混凝土的常用模型，介绍了有限元计算的平面理论和空间矩形渡槽是我国渡槽建设中经常遇到的一种形式。但是，随着渡槽跨度、设计流量的增大，渡槽纵、横、蛏各向的承载构件之间的受力状态将趋于复杂，需要研究其中的变化规律和应力分布状态，确保其在设计周期内能够安全、有效的运行，达到结构安全、合理、经济的日标。本文介绍了渡槽的发展现状、组成类型，分析了预应力渡槽的特点和优越性，提出了矩形预应力薄壳渡槽的设计方案。介绍了混凝土结构基本理论与渡槽设计基本理论，分析了有限元计算中材料理论。针对渡槽的特点，利用二维有限元技术手段，提出了在建立有限元模型时，应对实体模型进行有效离散，列有限元模型进行合理整合的观点。针对预应力钢绞线，提出了模拟的具体力‘法，编制了具体的模拟程序。针对可变荷载，研究了可变荷载的本质和施加的具体方法等问题。利用相关有限元软件，得到，沼河渡槽在完建划、检修期、正常运行期和洪水期的各向应力分布，校核了渡槽的设计方案。虚拟了渡槽在无预应力状态下的三种工况，对比分析了预应力对渡槽应力状态改变的贡献，为同类结构提供了有效的参考。摘要
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第赂怕问题的提出渡槽的建设和发展概况计理论，将会带来显著的社会效益、经济效益，并且在工程上具有重要的理论意年的阿庇渡槽，在公元前杲ǔ闪俗詈笠惶醵刹邸!0⒗酱蠖刹郏渲凶渡槽是输水渠道水流跨越河渠、道路、山冲、谷口等的架空输水建筑物，是灌区水工建筑物中应用最广的立体交叉建筑物之一，除用』二输送渠水外还可供排洪和导流之用。目前，我同为饩霰狈饺彼侍猓岷衔夜试捶植肌澳隙北少”的特点，提出’缌饔虻魉甁二程，即南水北调上程。南水北调主干渠跨越河流、道路等有上千处，因此渡槽成为该项工程中必不可少的立体交叉输水建筑物，渡槽设计的合理性、文用性、经济性和科学性，已成为跨流域凋水工程中重要的技术问题。同时，南水北调工程的工程条件又对渡槽提出了大流量、大跨径等要求。渡槽流量和跨度增加之后，再按照杆系结构理论设计，将会带来很多问题；但对于大流量、大跨度渡槽，国内外尚无成熟的理论和工程经验可以借鉴。因此在大流量、大跨度渡槽的设计上寻求一种较为合理的设计理论，并将其应用到实际工程中，对工程起到一定的指导和参考作用，是目前南水北调工程中所面临的需要迫切解决的一个问题。显然，这种经济合理、使用方便、高效的结构设义和应用价值。国外渡槽建设发展概况世界上最早的渡槽诞生在中东的西亚地区。公元前嗄辏敲滥嵫且延渡槽，公元前辏剖龉跷髂没铝罱ㄒ惶公里长的渡槽引水到国都尼尼微，渡槽建在石墙上，跨越山谷，石墙宽米，高祝灿昧硕俣嗤块石头。古希腊的许多城市建有良好的渡槽，但古罗马人最为认真，他们把供水系统看作是公共卫生设施的重要部分。罗马的第一条供水渡槽是建于公元前长最壮观的是建于前甑穆砦餮嵌刹郏淙凰蠢肼蘼斫ɡ铮ǘ刹第一章概论．
本身却长达公里。这是因为渡槽本身要保持一定的坡度，依地形婉蜒曲折而修建。但这些丁程都是以经验设计和手工旌丁的，没有形成理论体系。直到十九世纪五十年代以来，渡槽的建设无沦是设计方案还是施工工艺部有很大的发展，特别是中国和印度都展舝海粅氲难芯俊Ｆ呤甏J视Υ罅髁俊⒋罂缍鹊男耍，吸收比较成熟的桥梁建设经验，预应力技术住渡槽建设中逐步得到推广和应用。如年建造的印度刹郏杓屏髁／タ缈缍稽采用三向预应力施工技术，预应力混凝土纵向大梁高吞颊」鲋嶂ё的承载力吨，在当时处于领先地位。大流量、大跨度的渡槽由于其断面尺寸和结构自重都比较大，对机械设备的起吊能力和安装精度要求过高而难于实现起吊安装，这样导致了施工方法的多样性，如预制顶推法、现场浇注法、半现场半装配法等。现代的渡槽建设都很注重对先进技术的引用和应用。桥梁建设中采用的造桥机架设模板的先进思想被引用到渡槽建设中，进一步降低了施工的难度，节省了工程造价。渡槽结构形式的发展也多种多样，如矩形槽、筒邸⑼衷残筒奂巴苄筒郏筛莶煌墓こ绦要和特点来确定结构的最优形式。．夜商唇ㄉ璧姆⒄垢趴渡槽作为输水建筑物在我载，但其真正的发展却是近代的事。新中国成立以来，为解决农业用水的问题先后兴建了一大批渡槽。在五十年代，由患际蹙玫雀鞣矫娴闹圃迹夜ㄉ璧亩刹鄱辔D臼峁埂Ｄ径刹垡木材缺乏，维修费用大，寿命短，所以除少数用作临时性建筑物，现在已不采用这种形式；石拱渡槽的建设可以就地取丰才，需要大景劳动力进行石材的开采、加工和砌筑，技术难度小，施工简单，可以节约水泥和钢材，这迎合了五十年代的经济要求。因此在我国不少灌区的渡槽建设中有相当一部分为石拱渡槽。五十年代中期，由于国家经济建设的发展，钢筋混凝土渡槽日渐增多，其施工方法多以现场浇