钢筋—型钢混凝土闸墩配筋方式对闸墩工作性能的影响研究
发布时间：2020-08-11 19:59
【摘要】：型钢混凝土闸墩是一种将型钢代替闸墩扇形受力钢筋的新型闸墩结构。与普通钢筋混凝土闸墩相比,型钢混凝土闸墩具有承载能力高、刚度大、抗震性能和延性好的特点。与预应力闸墩相比,不存在闸墩锚索拉锚系数过大的问题,且施工更为简便。型钢混凝土闸墩的各项工作性能不仅与型钢的配钢形式有关,同时与闸墩的配筋密不可分。因此研究型钢混凝土闸墩两侧配筋的配筋方式,分析配筋方式对闸墩工作性能的影响,寻求闸墩两侧合理的配筋方式,可为型钢混凝土闸墩的深入研究与工程应用提供必要的理论依据。本文选择具有代表性的邕宁水利枢纽工程拦河闸墩作为研究载体,利用ABAQUS有限元软件,保证闸墩牛腿附近局部受拉区的配钢量和弧门支座牛腿配钢量不变,依据现行规范建议闸墩配筋的范围建立配筋间距不变配筋直径分别为D20、D22、D25、D28、D32以及配筋直径不变配筋间距分别为50mm、90mm、120mm、150mm、180mm、210mm、240mm的钢筋-型钢混凝土闸墩有限元模型,并与两侧无配筋形式的型钢混凝土闸墩作对比,从位移、应力和闸墩的极限承载能力等方面分析两侧配筋直径、配筋间距对闸墩工作性能的影响。研究分析表明:(1)在运行工况,保持配筋间距不变,闸墩的最大位移、型钢的最大位移、型钢的最大拉应力随着配筋直径的增大而减小。对称荷载作用下,配筋方式为D32@50时,闸墩的最大位移、型钢的最大位移、型钢的最大拉应力最小,比无配筋形式闸墩的位移了减小了 1.84%、型钢的位移减小了 2.42%、型钢的拉应力减小了 7.30%。非对称荷载作用下,配筋方式为D32@50时闸墩的最大位移、型钢的最大位移、型钢的最大拉应力最小,比无配筋形式闸墩的位移减小了 3.96%、型钢的位移减小了 3.15%、型钢的拉应力减小了 6.81%。(2)在正常运行极限状态,对称荷载作用下,保持配筋间距不变,闸墩的极限位移随着配筋直径的增大而增大,配筋方式为D32@50时闸墩的极限荷载和极限位移最大,比无配筋形式闸墩的极限荷载提高了 16.02%、极限位移提高了 15.74%。在正常运行极限状态,非对称荷载作用下,保持配筋的间距不变,闸墩的极限位移随着配筋直径的增大出现了先减小后增大的趋势。配筋方式为D20@50时闸墩的极限荷载、极限位移最大,比无配筋形式闸墩的极限荷载提高了 6.06%,极限位移提高了 0.5%。(3)在运行工况,保持配筋直径不变,闸墩的最大位移、型钢的最大位移、型钢的最大拉应力随着配筋间距的减小而减小。对称荷载作用下,配筋方式为D32@50时闸墩的最大位移、型钢的最大位移、型钢的最大拉应力最小,比配筋方式为D32@240时闸墩的位移减小了 0.8%、型钢的位移减小了 1.53%、型钢的拉应力减小了 5.17%。非对称荷载作用下,配筋方式为D32@50时闸墩的最大位移、型钢的最大位移、型钢的最大拉应力最小,比配筋方式为D32@240时闸墩的位移减小了2.11%、型钢的位移减小了 1.37%、型钢的拉应力减小了 4.88%。(4)在正常运行极限状态,对称荷载作用下,保持配筋的直径不变,闸墩的极限位移随着配筋间距的减小不断增大。配筋方式为D32@50时闸墩的极限荷载和极限位移最大,比配筋方式为D32@240时闸墩的极限位移增大了 11.79%,极限荷载提高了 11.54%。在正常运行极限状态,非对称荷载作用下,保持配筋的直径不变,闸墩的极限位移随着配筋间距的减小出现先增大后减小的趋势。配筋方式为D32@210时闸墩的极限荷载和极限位移最大,比配筋方式为D32@50时闸墩的极限位移增大了 34.84%,极限荷载提高了 20.59%。(5)从闸墩的位移、型钢的位移与型钢的拉应力、闸墩的极限承载能力多方面考虑,闸墩两侧配筋有利于改善闸墩应力集中、提高闸墩的承载能力、提高闸墩的刚度、增大闸墩的延性。就邕宁水利枢纽工程拦河闸墩而言,闸墩两侧配筋采用配筋直径为D32、配筋间距为50mm时闸墩为相对较好的配筋方式。
【学位授予单位】：广西大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TV662.2
【图文】：
水压力对墩体的作用，导致闸墩应力集中较为明显。为了缓解闸墩牛腿附近局部拉逡逑过大，提高钢筋－型钢混凝土闸墩的承载力并改善其工作性能，需要对闸墩两侧钢逡逑行配置。为了使钢筋－型钢混凝土闸墩研究更加贴近工程实际，本文研究的闸墩尺逡逑数及闸墩所受的弧门推力参考同类工程中较有代表性的广西邕宁水利枢纽工程进逡逑定。逡逑工程概况逡逑工程背景逡逑西邕宁水利枢纽工程等别为ＩＩ等，主要以改善航运、城市环境、水景观的综合性逡逑枢纽。弧形闸门墩体厚度３．０ｍ，溢流堰采用ＷＥＳ实用堰，堰顶高程为５５．００ｍ，闸逡逑顶高程为８１．８０ｍ。两闸墩间各隔１０ｍ处分别设置一条横缝。由于各闸墩的尺寸及逡逑参数基本相同，因此本文选取具有代表性的６＃闸墩进行有限元模拟，其结构尺寸见逡逑－１、３－２。逡逑逦ＡＳＴｔＨｉ逦逡逑
图３－２闸墩结构俯视图逡逑Ｆｉｇ．邋３－２邋Ｔｈｅ邋ｔｏｐ邋ｖｉｅｗ邋ｏｆ邋ｇａｔｅ邋ｐｉｅｒ逡逑
图３－３闹X夼Ｍ戎ё芰蛲煎义希疲椋纾澹常冲澹裕瑁邋澹纾幔簦邋澹穑椋澹蝈澹猓颍幔悖耄澹翦澹猓澹幔颍椋睿珏澹妫铮颍悖邋澹洌椋幔纾颍幔礤义
本文编号：2789499
【学位授予单位】：广西大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TV662.2
【图文】：
水压力对墩体的作用，导致闸墩应力集中较为明显。为了缓解闸墩牛腿附近局部拉逡逑过大，提高钢筋－型钢混凝土闸墩的承载力并改善其工作性能，需要对闸墩两侧钢逡逑行配置。为了使钢筋－型钢混凝土闸墩研究更加贴近工程实际，本文研究的闸墩尺逡逑数及闸墩所受的弧门推力参考同类工程中较有代表性的广西邕宁水利枢纽工程进逡逑定。逡逑工程概况逡逑工程背景逡逑西邕宁水利枢纽工程等别为ＩＩ等，主要以改善航运、城市环境、水景观的综合性逡逑枢纽。弧形闸门墩体厚度３．０ｍ，溢流堰采用ＷＥＳ实用堰，堰顶高程为５５．００ｍ，闸逡逑顶高程为８１．８０ｍ。两闸墩间各隔１０ｍ处分别设置一条横缝。由于各闸墩的尺寸及逡逑参数基本相同，因此本文选取具有代表性的６＃闸墩进行有限元模拟，其结构尺寸见逡逑－１、３－２。逡逑逦ＡＳＴｔＨｉ逦逡逑
图３－２闸墩结构俯视图逡逑Ｆｉｇ．邋３－２邋Ｔｈｅ邋ｔｏｐ邋ｖｉｅｗ邋ｏｆ邋ｇａｔｅ邋ｐｉｅｒ逡逑
图３－３闹X夼Ｍ戎ё芰蛲煎义希疲椋纾澹常冲澹裕瑁邋澹纾幔簦邋澹穑椋澹蝈澹猓颍幔悖耄澹翦澹猓澹幔颍椋睿珏澹妫铮颍悖邋澹洌椋幔纾颍幔礤义
本文编号：2789499
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