超大吨位预应力闸墩变形与强度分析

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闸墩作为泄水建筑物的重要组成部位,是保证闸门正常开闭的关键受力结构。由于我国大型水利工程修建的越来越多,弧形闸门受到水推力的作用也越来越大。巨大的水推力通过弧门支承结构传给闸墩,使其产生很大的拉应力区域,普通钢筋混凝土结构不能有效限制其拉应力的分布。因此工程上普遍采用预应力闸墩结构,通过在闸墩体内布置预应力锚索,使闸墩受到的预压应力抵消弧门推力作用产生的部分拉应力,从而改善闸墩的受力状态。  由于预应力闸墩受到的荷载较多,在空间上又处于三向复杂的应力状态,因此必须对其进行三维有限元分析才能模拟出其符合实际的受力状态。本文以某工程的超大吨位预应力闸墩为研究对象,采用有限元软件ANSYS建立闸墩整体的三维有限元模型,进行了多种荷载工况的静动力计算,得出闸墩整体的应力变形规律。本文主要分析研究了如下内容:  (1)研究了施加预应力的方法,并将传统的等效荷载法进行改进,通过算例比较,得出采用改进的等效荷载法模拟预应力更加准确的结论。  (2)对各种典型工况进行计算分析时,比较了温降、温升作用对闸墩的应力变形影响,并进行了抗裂验算,为工程设计提供参考。  (3)对锚索的长度和扩散角进行比较分析,并研究锚块底部和闸墩采用不同连接方式对闸墩应力的影响。  (4)在对原设计的简单锚块式闸墩应力分析的基础上,选择了两种锚块结构形式进行优化比选,为工程设计提供了更加优化的方案。  本文的应力变形分析为该闸墩结构配置非预应力钢筋提供依据,其研究结果对同类工程的结构设计具有一定的指导意义。
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