溢洪道预应力闸墩锚块结构形式研究

摘要

随着我国经济的快速发展，我国的水利事业也有了突飞猛进的发展，其泄水建筑物的泄洪量不断增大，工作水头不断提高，泄洪孔口尺寸逐渐增大，弧形闸门所承受的推力也随之加大，而闸墩和支撑大梁是保证弧形工作闸门安全运行的关键受力结构，但由于受溢流宽度的限制，闸墩尺寸不能设计过大，闸墩应力很大，导致普通混凝土结构不能满足设计要求，因此就得使用预应力混凝土结构。然而，当前预应力闸墩拉锚系数普遍偏大，结构形式不完全合理，在锚索预应力及巨大弧门推力的共同作用下，闸墩颈部、锚块周边的应力状态复杂而且应力值较大。为了改善其应力状态，近年来，各种新型预留槽预应力闸墩在实际工程中得到了应用，但在预留槽位置、大小的确定上需要深入系统地研究。
　　 论文以溢洪道预应力闸墩为研究对象，研究一种新型的闸墩结构形式，即锚块内设预留槽的预应力闸墩。采用有限元结构分析软件ANSYS建立预应力闸墩三维有限元模型，研究各种工况下的预应力闸墩及锚块的应力分布状态，通过计算溢洪道中墩无预留槽锚块底面设永久缝与不设永久缝、预留槽在不同位置、长度、宽度下的应力分布，分析其对闸墩颈部、锚块周边的应力分布的影响，由此确定锚块的最佳预留槽位置和大小，从而找到合理的预留槽锚块结构形式，最后根据上述研究结果，对某工程溢洪道进行计算分析，其主要部位满足了应力控制标准。
　　 通过本文的计算研究，对预留槽预应力闸墩的应力分布进行了深入的分析，研究成果为同类工程新型弧门支撑结构预应力闸墩的设计提供参考，具有推广应用价值。

目录

声明

摘要

1 绪论

1.1 预应力钢筋混凝土结构的应用及发展

1.2 预应力闸墩的应用及研究现状

1.2.1 顸应力闸墩的应用

1.2.2 预应力闸墩的研究现状

1.2.3 预应力闸墩的结构特点

1.3 本文研究的主要内容

1.3.1 问题的提出

1.3.2 本文的主要研究内容

2 闸墩的预应力技术及数值模拟

2.1 预应力闸墩的设计规定

2.2 闸墩的预应力锚固技术及数值模拟方法

2.2.1 竖井对拉式锚固

2.2.2 U形锚固

2.2.3 胶结式锚固

3 有限元理论与计算软件简介

3.1 有限单元法概述

3.2 有限单元法基本方程

3.2.1 弹性力学基本方程的矩阵形式

3.2.2 有限元分析的基本过程

3.4 有限元计算软件简介

4 预应力闸墩锚块结构形式研究

4.1 计算模型

4.1.1 计算假定

4.1.2 锚索布置

4.1.3 模型建立及网格划分

4.1.4 计算工况及荷载

4.2 锚块底部不设永久缝与设永久缝的对比分析

4.2.1 方案1计算成果及分析

4.2.2 方案2计算成果及分析

4.2.3 小结

4.3 锚块预留槽尺寸、位置的研究

4.3.1 锚块预留槽长度研究

4.3.2 锚块预留槽宽度研究

4.3.3 锚块预留槽位置研究

4.3.4 小结

5 工程应用实例

5.1 工程概况和研究目的

5.1.1 工程概况

5.1.2 研究目的和内容

5.2 计算基本资料

5.2.1 水库特征水位及尾水位

5.2.2 锚索布置

5.2.3 材料力学指标

5.2.4 计算荷载及工况组合

5.2.5 应力控制标准

5.3 溢洪道预应力闸墩结构计算分析

5.3.1 计算模型的建立及网格剖分

5.3.2 计算成果及分析

5.4 小结

6 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

致谢

参考文献

附录