预应力排水渡槽横断面受力研究

预应力排水渡槽横断面受力研究第32卷第6期2010年6月人民黄河YELLOWRIVERVo1．32．No．6Jun．，2010【水利水电工程】预应力排水渡槽横断面受力研究宋国涛，程玉珍，孙旭(黑龙江省水利水电勘测设计研究院，黑龙江哈尔滨150080)摘要：针对南水北调中线工程某典型预应力排水渡槽结构，采用三维有限元方法，研究了纵梁厚度、竖墙厚度、底板厚度变化对纵梁、横梁、底板和竖墙的受力及变形影响规律。结果表明：横梁下表面所受的横向拉应力随着纵梁厚度的增大而减小；纵、横梁竖向位移随着竖墙厚度的增大而减小；横梁下表面所受横向拉应力随着底板厚度的增大而减小。关键词：渡槽；预应力；纵梁设计；底板设计；竖墙设计；有限元中图分类号：TV672文献标识码：Adoi：10．3969／j．issn．IO00—1379．2010．06．058南水北调中线京石段应急供水工程渠段总长227．39km，位于太行山东麓与华北平原接壤地带，地势西南高、东北低，沿线需跨越海河流域的子牙河和大清河两大水系，以及大小交叉河流9条、坡水区31处【l。为解决供水渠道左岸排水问题，设计了大量的排水渡槽。渡槽所处河道常年干枯，即渡槽常处于空槽状态，其基本荷载组合不是自重+预应力+设计水荷载，而基本荷载组合的差异将直接导致渡槽结构应力分布和预应力钢筋配置的差异。笔者以某典型预应力排水渡槽结构为例，采用三维有限元方法，对空槽和设计水位状态时渡槽不同尺寸横断面的受力状态进行了对比分析。1工程概况某排水渡槽的建筑物级别为I级，结构安全等级为I级。槽身单跨长21．97m，过水断面为2孔(5．5m×4．35m)，边、中纵梁厚度分别为0．9、1．0m，边墙、中墙、底板厚度分别为0．5、0．6、0．4m。槽身混凝土强度等级为C50，混凝土轴心抗压强度标准值为32．0MPa、设计值为23．5MPa，混凝土轴心抗拉强度标准值为2．75MPa，弹性模量为34．5GPa，泊松比为0．167。预应力钢筋采用270级高强低松弛钢绞线，抗拉强度标准值为1860MPa，张拉控制应力为1302MPa，一端锚固一端张拉。锚具采用夹片式，锚具变形和钢筋内缩值取5mm。普通钢筋采用标准热轧Ⅱ级钢筋。2有限元计算模型预应力混凝土结构渡槽不允许混凝土开裂，所有材料均处于弹性工作状态，选用三维有限元弹性数值模型可精确分析其受力状态J。计算分析时利用AN