上承式预应力拉杆拱式渡槽设计研究

摘要

渡槽是输送渠道水流跨越河渠、道路、山冲、谷口等的架空输水建筑物，渡槽在国内外发展历史悠久，由于混凝土拱式渡槽能充分发挥混凝土受压性能等优点，且施工工艺简便，造价低廉，混凝土拱式渡槽得到了广泛应用。山东省内渡槽应用较广泛，种类较多。
　　 界河渡槽是南水北调东线胶东地区调水工程中的大型输水建筑物。具有规模大，净空高等特点，且处在Ⅶ度地震区，普通混凝土拱式渡槽存在诸多不足，如：拱脚水平推力较大、多跨连拱渡槽的连拱效应、支座位移和温度升降均会产生较大的拱圈内力等。本文结合胶东地区调水工程的预应力混凝土拉杆拱式渡槽进行研究，针对普通混凝土拱式渡槽存在的问题，采用了“上承式预应力拉杆拱式渡槽”。上承式预应力栏杆拱式渡槽，在拱脚之间设置预应力混凝土拉杆，拉杆与拱脚刚性连接，使拱脚推力转化成杆件拉力，渡槽上部结构成为自身平衡体系，消除了拱脚对墩台的水平推力。
　　 本文提出了合理确定拱轴线的建议，对于预应力拉杆拱渡槽的拱肋，施工中除考虑支架的沉降预留起拱外，无需增大预留拱度。在预应力混凝土构件及预应力混凝土结构中的非预应力混凝土构件设计及验算时，规范仅要求考虑次弯矩、次剪力，而不考虑次轴力对结构的影响，可能夸大了预应力对预应力构件的有利影响，结果将可能导致工程存在不安全隐患，须对规范中有关正常使用极限状态和承载能力极限状态的计算公式中计入次轴力的影响，将次内力与其它荷载产生的内力进行组合。
　　 工程实例现场监测分析结果表明，该结构实际受力状况与设计成果吻合较好。预应力混凝土拉杆拱式渡槽在各种组合下，拱肋仍然处于受压弹性阶段，拉杆仍处于受压状态中，结构安全可靠，力学性能优良，可在更大跨度和更广范围内使用。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章 渡槽结构发展综述

1.1 渡槽发展概况

1.2 问题的提出

1.3 研究内容

第二章 界河预应力拉杆拱渡槽设计

2.1渡槽支承形式方案选择

2.2上承式预应力混凝土拉杆拱渡槽结构设计

2.2.1渡槽结构组成及施工方法

2.2.2设计依据

2.2.3上承式预应力混凝土拉杆拱结构布置

2.2.4主要构件尺寸拟定

2.2.5荷载取值

2.2.6预应力损失计算

2.2.7计算简图与荷载组合

2.2.8拉杆拱结构内力计算

第三章 设计中存在的技术难点及处理方法

3.1拱轴线确定

3.2设计中存在的问题及对策

3.2.1利用现有规范进行预应力混凝土结构计算存在的问题

3.3预应力拉杆张拉稳定问题

第四章 现场原位监测

4.1监测目的

4.2监测时机

4.3监测内容

4.3.1结构位移监测

4.3.2结构应力应变监测

4.3.2结构外观检查

4.4监测结果

4.4.1预应力筋张拉前拱轴线校验

4.4.2拉杆预应力筋张拉组合监测

4.4.3槽体浇筑完毕组合监测

4.4.4设计水深组合监测

4.4.5满槽水深组合监测

4.4.6现场较大风速组合监测

4.5监测结论及建议

第五章 结论与展望

参考文献

致谢

作者在攻读硕士学位期间发表的论文