（华北水利水电大学土木与交通学院，450000）
【摘 要】我国水资源分布极不均衡,跨流域的调水工程一成为我国水利建设的重要内容，渡槽是输水网络中跨越河川和交通干线的重要水工建筑物。本文以位于安徽鲍川电灌站渠道上鲍川渡槽为研究对象，在有限单元法以及ANSYS软件的基础上，展开对简支梁式渡漕静力分析的研究和计算。分析渡槽内水位为空水位、半槽水位、设计水位和满槽水位时，四种不同荷载工况下结构的位移和应力，得到渡槽的静力性能及变化图形。通过以上分析，研究渡槽结构在运营过程中，随着水压力的增加，渡槽的应力变形的变化情况，为薄壁式渡槽的设计提供一定的参考依据。
【关键词】渡槽；静力性能；有限元法
1．引言
为满足我国大型灌区的发展和南水北调工程的开工，渡槽从设计到施工都有了很大的改变，渡槽的过水能力由每秒几个立方米到几十个立方米，单跨跨度可以达百米以上，结构形式不断发展，施工方式也有很大的改进，由原来装配式发展为多种施工方式。渡槽作为必不可少的立体交叉输水建筑物，因而合理、实用、经济、美观、安全、科学的进行渡槽设计和施工技术研究，将产生巨大的社会效益；本研究为研究渡槽结构在运营过程中，随着水压力的增加，渡槽的应力变形的变化情况，为薄壁式渡槽的设计提供一定的参考依据。
2．工程概况
本文所研究的实例为鲍川渡槽位于安徽鲍川电灌站渠道上，跨越杭徽公路，设计流量0.52m3/s，纵坡1/500，全长120m。本渡槽为简支梁式渡槽。槽身为钢筋混凝土结构，断面呈矩形，每节槽长为10米，槽身两端搁置在刚筋混凝土排架上。槽身混凝土为C30,密度为2500kg/m3。弹性模量为30GPa，泊松比为0.167；钢筋密度为7800 kg/m3，弹性模量为200GPa，泊松比为0.3。
图1 矩形渡槽断面图(单位cm)
2.1荷载及工况组合
渡槽结构在运营过程中，应主要考虑以下几种工况：工况1：结构空槽；工况2：结构空槽+半槽水位：工况3：结构空槽+设计水位：工况4：结构空槽+满槽水位：工况5：结构空槽+设计水位+地震作用。其中半槽水位0.34m，设计水位0.5m，满槽水位0.68m。
2.2 几何模型及有限元模型
3．静力分析
对上面四种工况进行列表并用柱形图进行对比分析:
表1 最大位移统计表(mm)
从表1分析可以得出：结构位移在X和Z方向较小，在Y方向较大；结构整体位移是在工况4下达到最大值，为0.9mm；在同一荷载组合下，结构的整体位移主要由自重起主导作用,水荷载起调控作用；位移随水位增高而增大且在工况4下达到最大值。从表2分析可以得出：结构压应力在X方向较小，在Y和Z方向较大；拉应力在Y方向较大，在X和Z方向较小；X、Y和Z方向的应力，都是压应力大于拉应力；应力随水荷载的增大而增大，且在工况4下达到最大值:第一主拉应力最大。综合分析表明，在不考虑局部应力集中的情况下,四种工况的应力均小于C30混凝土强度设计值，并且变形位移较小，满足结构规范安全要求。
4．结论
通过以上的分析得出以下结论:在静力荷载作用下,满槽时结构的竖向位移(UZ)比空槽大近一倍,由此可见,静水荷载的巨大效应。渡槽梁构件的最大内力发生在中主梁上,满槽时梁内力比空槽大近一倍,渡槽的墙板和底板的应力也比较大。在工程实践中,内力和应力最大处应加强配筋,以提高结构的承载能力;另外,也可采取其他的有效措施,减小内力和应力的发生。
参考文献：
[1]周厚贵，马吉明，马金刚. 国内外渡槽的发展与南水北调中线漕河渡槽[J]. 南水北调与水利科技，2007，5(3)：14-17.
[2]宋森正，张启海等. 渡槽设计与电算程序[M]. 山东：山东科学技术出版社，1997.
[3]陈爱玖，解伟，赵中极，赵平. 涵洞式渡槽结构理论分析研究[J]. 华北水利水电学院学报，2001，22(1)：15-18.
[4]赵文华．渡槽[M]．北京：水利电力出版社，1989
[5]杜拱辰．现代预应力混凝土结构[M]．北京：中国建筑工业出版社，1988
[6]李浩月，周田鹏，刘相新，王长德编著．ANSYS工程计算应用教程[M]．中国铁道出版社，2003
[7]王勖成．有限单元法[M]．北京：清华大学出版社，2003．
[8]朱伯芳.有限单元法原理与应用（第二版）[M].北京:中国水利水电出版社,1998.
[9]龙驭球,包世华主编.结构力学[M].北京:高等教育出版社,1983.
论文作者:陈桥阳1,何伟2,赵永强3,刘帅4
论文发表刊物:《工程建设标准化》2015年6月
论文发表时间:2015/10/15
标签：渡槽论文; 应力论文; 工况论文; 水位论文; 结构论文; 荷载论文; 位移论文; 《工程建设标准化》2015年6月论文;