基于仿真计算的响水引水闸预应力闸墩锚固洞尺寸参数分析研究

发布时间：2022-01-04 14:33

　　针对响水引水闸预应力闸墩锚固洞体型尺寸设计参数开展计算分析,研究了不同截面体型锚固洞应力特征,并提出改良三圆弧截面体型。研究了不同锚固洞截面体型下拉应力特征,截面体型与下游面夹角愈小,则抑制拉应力作用愈强,分析了截面各剖面应力特征与工况关系,锚固洞底面工况二10-10剖面上拉应力相比顶面增大了41%,下游面14-14剖面在工况一、二中拉应力恒定,分别为2.8 MPa、2.5 MPa。研究了三圆弧改良截面体型设计方案,铅直面与下游距离4.5m时的最大拉应力相比2.0m时减少了91%。论文为水闸等水工结构预应力闸墩锚固设施应力设计提供了一定参考。 

【文章来源】：水利科学与寒区工程. 2020,3(06)

【文章页数】：5 页

【部分图文】：

锚索结构平面布置图（单位：mm)

本文以梯形截面体型（A方案）、等边三角形外接圆截面体型（B方案）、心形截面体型（C方案）、三圆弧截面体型（D方案）开展分析，各方案均以工程中预应力锚索实际尺寸设计，四种方案锚固洞设计体型截面示意图如图2所示。基于响水引水闸墩几何设计图，利用数值仿真软件建立预应力锚闸墩计算模型，如图3(a）所示，另确定锚固洞不同特征剖面，以此开展计算分析，特征剖面如图3(b）所示。为准确评价不同工况下闸墩锚固洞安全稳定性，设计以水闸完建期（工况一）与上游正常蓄水位期（工况二）开展研究。2.2 不同截面体型计算结果

基于仿真计算获得锚固洞不同截面体型计算结果，图4为四种体型设计方案下最大拉应力变化特征曲线，从图中可看出，各工况下A～D锚固洞体型设计方案中最大拉应力均呈逐渐下降态势；在锚固洞顶面位置，D方案在工况一最大拉应力为3.1MPa，而A方案同工况下相比前者增大了54.8%，此种现象不仅在洞顶面是如此，在底面及下游面的两工况中均是一致，下游面中D方案工况二最大拉应力相比A、B方案分别降低了51.9%、50.0%；分析表明，四种锚固洞截面体型与下游水平面夹角分别为74°、60°、45°、0°，四种体型构造与下游面关系如图5所示；当锚固洞截面体型与下游面夹角愈小，锚固洞实际承载面积愈大，可进一步削弱闸墩结构受力水平，进而达到限制拉应力集中的作用，结构拉应力水平故保持较低。对比两个工况中拉应力最大值表现可知，洞顶面以工况一为最大，而在底面与上、下游面中两工况对比态势逆转性变化，洞底面中C方案的两工况最大拉应力相差24.4%，从两工况最大拉应力结果对比可知，水闸上游蓄水后，较大的静水压力会对闸墩底面、下游面产生显著影响，但由于预应力闸墩锚固洞顶部还处于水面线上，此时预应力锚索还处于张拉状态，故而其拉应力以工况一为最大。图4 不同截面体型最大拉应力变化特征

【参考文献】：
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本文编号：3568516