预应力混凝土连续箱梁渡槽横向结构设计

为解决预应力混凝土(PC)连续箱梁渡槽结构设计中，槽身横向受力分析不准确导致腹板、底板容易发生开裂的问题，结合南流江渡槽工程，基于框架分析法建立作用在若干个弹性支承上的PC连续箱梁渡槽横向框架力学模型，采用箱梁全截面纵向抗弯刚度计算横向框架的总支承刚度，再根据箱梁各构件的抗弯刚度进行分配，由矩阵位移法求解渡槽横向内力。研究了不同纵向位置和不均匀支承刚度对PC连续箱梁渡槽横向受力的影响，采用极限状态法建立了PC连续箱梁渡槽横向结构配筋设计方法，完成了渡槽横向结构设计。最后通过建立渡槽实体有限元模型进行对比分析，验证了弹性支承框架法对PC连续箱梁渡槽横向受力分析的适用性和准确性。     

多厢互联预应力混凝土渡槽设计方法

针对南水北调中线总干渠渡槽流量大、荷载大、槽身过水断面大，普通梁式渡槽难以满足要求的特点，提出了新型矩型截面多厢互联预应力混凝土连续梁式渡槽．这种型式渡槽刚度大、承载能力大、跨越能力大，是一种适用于大流量输水渡槽的经济合理的新型结构。文中介绍了这种渡槽的结构设计方法，包括槽身跨度和横截面尺寸的确定原则；纵向、横向和竖向预应力钢筋及锚固体系的选择；按平面问题和按空间问题分析方法以及槽身结构承载能力极限状态和正常使用极限状态设计要求等内容．分析结果表明，这种渡槽空间受力效应明显，宜采用平面问题与空间问题相结合的分析方法。     

矩形渡槽槽身结构时变可靠度分析

为分析服役期内渡槽安全度变化，将时间离散法引入渡槽结构时变可靠度计算中。基于工程实例，建立矩形渡槽槽身纵向和横向两个方向3个部位的承载力和抗裂极限状态方程以计算时变可靠度，用蒙特卡罗法的计算结果验证其精度，并与动态可靠度法计算结果进行比较。结果表明：渡槽结构纵向承载力可靠度随服役年限下降，尤其在服役后期降幅远大于横向承载力，纵向承载力极限状态为渡槽寿命的控制状态；纵向和横向抗裂可靠度较承载力可靠度下降均较慢；由于初始值不高，底板抗裂可靠度在服役后期略低于目标值；时间离散法计算结果整体误差相对较小，尤其对服役后期的结构安全性评价更精确，其计算精度比动态可靠度法更高，因此，应用时间离散法进行渡槽可靠度计算和安全性评价更为合理。     

大型渡槽的动力响应分析

针对大型渡槽的动力响应问题,以南水北调工程沙河渡槽为例,应用有限元软件建立三维计算模型,采用附加质量法考虑动水压力,用Newmark方法对结构进行了全时域下的横向应力和纵向应力计算,并对其在横向激励(地震)下的动力响应进行了分析。结果表明:渡槽结构的动应力均随槽内水深的增加而增大;在横向地震激励作用下,槽底纵横梁对横向应力影响较大,容易在纵横梁交界处引起应力集中;在横向激励下,渡槽结构横向位移的响应规律是跨中大、两端小。     

大型渡槽对多点地震输入的反应

本文对某大型渡槽在多点地震输入激振时的动力反应进行了详细研究。渡槽槽身采用薄壁梁段有限单元模型，考虑了渡槽槽身开口薄壁结构的横向弯扭耦合振动、约束扭转变形等结构自身特性；渡槽支架采用空间梁单元进行离散。文中给出了大型渡槽在多点地震输入激振时动力反应的计算公式，并对某10跨大型渡槽进行了具体数值计算。研究表明：考虑多点地震输入激振时，虽然该大型渡槽各输出点的横向位移最大值较同步地震输入激振时有所减少，但是各伸缩缝的横向相对折角最大值却普遍增大；该大型渡槽各输出点的竖向位移最大值和各伸缩缝的竖向相对折角最大值普遍减小。大型渡槽结构的抗震设计应考虑多点地震输入激振效应的影响。     

“三槽四墙式”渡槽槽身横向梁系分析方法对比

在南水北调的西线工程中,渡槽是一种重要的输水建筑物,仅中线总干渠就有40多座。详细阐述了南水北调渡槽的创新结构型式——多侧墙式渡槽槽身横向梁系分析方法对比,其中结构力学方法包括弯矩分配法、三弯矩方程法、加掖梁法、柔性支座五弯矩方程法。     

折板式薄壳渡槽简介

分析了目前在输水工程中较为广泛地采用的钢筋混凝土U型薄壳渡槽的主要优点及缺点．指出U型薄壳渡槽在施工中圆弧型的钢筋、模板制作不便、工作量大，及圆弧段的混凝土不便浇筑和插捣等．提出了一种新型的折板式钢筋混凝土薄壳渡槽结构，它保留了U型薄壳渡槽的基本优点，避免了其主要缺点．介绍了折板式薄壳渡槽的设计计算方法．并通过U型、折板型和矩型等三种断面型式的渡槽在相似工况下的横向应力分析的算例，表明折板式薄壳渡槽结构的合理性、此外，还介绍了封闭式折板断面作为桥、渡结合的箱型结构的合理性及可行性。     

骤然降温作用下混凝土箱形渡槽横向温度应力分析

阐述了箱形渡槽横向温度应力产生的原因,根据箱形渡槽的温度边界特点,给出了箱形渡槽骤然降温的温差分布形式,并将箱身横向温度应力分成板厚范围内非线性温差自约束应力和箱身横向框架约束应力两部分,按照温度自约束应力的平衡特点和等效线性化的原则,导出了横向自约束应力和非线性温差分布修正系数的计算公式。对深圳水库渡槽的计算表明:骤然降温作用下混凝土箱形渡槽槽身外表面将产生可观的横向温度应力,会导致槽身混凝土出现纵向裂缝,应通过施加横向预应力,提高其抗裂能力。     

影响渡槽横杆受力的因素

渡槽槽顶横杆（拉杆或撑杆）可以改善渡槽横向受力条件。为了充分利用横杆的性能,使其对渡槽应力产生有益的作用,并且在结构安全的条件下尽可能地满足经济性的要求,有必要对横杆受力情况进行研究。论文利用有限元法计算了简支梁式加肋矩形渡槽槽顶横杆的受力,考虑了三种影响因素,即不同的高宽比、不同的水深和不同的横杆间距。得出了渡槽横杆轴力随渡槽高宽比H/B、水深及横杆间距改变时的变化规律,以及横杆轴力对于渡槽槽身应力影响的规律。     

南水北调中线新型多厢梁式渡槽结构设计研究

针对南水北调中线渡槽流量大，荷载大的特点，提出了预应力多厢梁式渡槽新型结构及其设计方法，该种型式渡槽刚度大，承载能力大，跨越能力大，是一种经济适用的新型结构。     

基于ALE方法的渡槽流固耦合数值模拟

地震作用下渡槽动力响应研究是渡槽抗震设计的关键环节。基于ALE理论,选用显式动力分析软件LS-DYNA,研究了地震作用下水体晃动产生的动水压力对渡槽槽身位移和应力的影响。结果表明:槽体结构的横向位移及应力随渡槽槽内水深的增加而增大;在横向地震波的激励下,槽身上部横向位移大于下部;在水体的晃动效应下,槽身底部应力较大。     

地震作用下双槽渡槽半主动变阻尼控制分析

渡槽结构的抗震安全性一直是需要关注的问题，通过采用变阻尼控制装置对大型双槽渡槽开 展地震横向振动半主动控制方法研究，探讨双槽渡槽结构的二次型最优算法的半主动控制效果。采用 离散化方法，将被控双槽结构离散为多自由度体系梁段单元，然后建立双槽渡槽结构－变阻尼系统力学 模型并建立运动微分方程，进而结合工程实例并借助ＭＡＴＬＡＢ软件，对比分析半主动控制与主动控制 策略的控制效果。研究表明半主动变阻尼控制装置可以降低渡槽结构横向地震响应，半主动变阻尼控 制的墩底弯矩和剪力较主动控制明显减小。     

南水北调中线新型多厢梁式槽结构设计研究

本文针对南水北调中线渡槽流量大，荷载大的特点，提出了预应力多厢梁式渡槽新型结构及其设计方法，种型式渡槽刚度大，承载能力大，距越能力大，是一种经济适用的新型结构。     

用有限条法计算薄壳渡槽

薄壳渡槽是水利工程中广泛应用的输水建筑物.以前,总是用梁法来计算薄壳渡槽槽身,用梁法计算长壳是可以的,但计算中长壳误差则较大.在许多情况下,薄壳渡槽属于中长壳范围. 近年来发展起来的有限条法是计算薄壳渡槽的理想的方法.它用分离变量法使得工程结构的总自由度大大减少,大大地减少了计算工作量和计算机内存需要量,节省机时,并能用较小的机器解较大的问题. 本文根据有限条法的基本理论,成功地用有限条法结合柔度法分析研究了有横向拉杆的薄壳渡槽槽身结构,推导了计算公式,编制了用有限条法计算薄壳渡槽槽身的电算程序.     

U型薄壳渡槽槽身设计的研究

U型薄壳渡槽具有造型好、水力条件优越、纵向刚度大、横向内力小等特点，因此广大水利工作者乐于采用．U型薄壳渡槽槽身内力计算一般采用早在70年代提出的等厚壳内力计算的数解法——平面刚性梁法，按纵、横向两个平面分别进行计算，即纵向受力按平面梁理论计算；横向受力按U型曲梁计算．这种计算方法，没有考虑端肋对槽壳的约束，对于跨宽比L／B＜3的中长充槽身是不适用的，这时应采用有限元法、折板法进行计算．本文应用有限元分析程序较全面地分析了长壳渡槽的受力情况，并对长壳渡槽梁法公式进行推导，将计算结果与原型试验和有限元法…     

带横杆多纵梁式矩形渡槽结构内力分析

结合交口灌区总干渠跨相排干沟渡槽设计实例,考虑槽身横向和纵向结构变形协调,横向结构底部弹性支承在各纵梁上,应用实用空间法对带横杆多纵梁式矩形渡槽槽身结构进行内力计算,分析了横杆及主梁刚度对结构内力影响。结果表明:增加横杆使横梁跨中弯矩减少,但使侧肋弯矩增大,横杆使横向结构内力分布更加均匀,常常被称作拉杆的横杆,实际上受到压应力作用;随着纵梁刚度增大,渡槽竖向变形减小,横向结构所受弯矩减小,纵梁的荷载分布不均匀现象减小。所得结论可为同类渡槽结构设计提供参考。     

考虑不均匀沉降影响的多厢互联预应力渡槽安全评估研究

多厢互联式渡槽是针对南水北调输水量大而专门提出的一种新型渡槽结构型式,与传统单厢渡槽相比,这种新型渡槽纵向与横向尺寸相差不大,并采用三向预应力设计,导致其横向刚度与纵向刚度相差不大,承载以后的受力表现更像板而不是梁,这种结构挠度变形很小,但对不均匀沉降变形异常敏感。为此,以某三厢互联预应力渡槽为例,通过对现有沉降变形监测资料进行分析,提出了两种不同类型不均匀沉降变形模式,即"一头倒"和"扭麻花"沉降变形模式,并指出实际不均匀沉降是上述两种的复合模式。同时,当不均匀沉降发生时,将会改变槽身受力状态,对渡槽安全运行产生不利影响;随着不均匀沉降变形增大,槽身内壁及外壁应力状态逐渐恶化,内壁受拉区范围逐渐增大,最大拉应力值也逐渐增大;该不均匀沉降变形达到当前状态的1.5倍时,槽身内壁环向正应力将超过1.70 MPa,内壁存在很大的开裂风险。     

设置铅芯橡胶支座隔震的渡槽非线性地震反应分析

应用Wen微分型恢复力模型与双线性恢复力模型，分别模拟铅芯橡胶隔震支座的非线性滞回恢复力特性．采用时程分析的方法，对南水北调水泉沟大型渡槽进行了横向地震非线性反应分析．计算结果表明：两种方法计算所得结果相符．采用铅芯橡胶支座隔震后，渡槽上部结构运动特性得到改善：地震反应加速度减小，槽身与支座的相对位移减小．槽身近似作刚体平动；槽墩墩顶位移、加速度及墩底弯矩、剪力减小．研究表明设置铅芯橡胶支座对渡槽的横向地震起到了明显的控制作用，计算结果对渡槽减隔震设计有一定的参考价值．     

温度荷载对预应力排水渡槽的影响

针对南水北调中线工程排水渡槽的工作特点,采用大型有限元软件对预应力排水渡槽结构进行瞬态温度场分析,进而计算出结构的瞬态应力场.计算结果表明:冬季温降空槽工况对排水渡槽纵向应力和横隔梁横向应力起控制作用,不考虑温度荷载时,顶梁产生最大纵向拉应力为0.37MPa,横隔梁下表面产生最大横向拉应力为0.8MPa,叠加冬季温降温度效应后,顶梁产生的最大拉应力为1.45MPa,横隔梁下表面产生最大横向拉应力为4MPa;夏季温升空槽工况对排水渡槽底板横向应力起控制作用,不考虑温度荷载时,底板下表面最大产生0.8MPa的横向拉应力,考虑夏季温升温度荷载时,底板下表面最大产生3.6MPa的横向拉应力.     

大型联体式矩形渡槽流固耦合动力特性分析

渡槽是南水北调工程中大量使用的输水建筑物,国内外的研究主要集中在结构选型、优化设计、结构抗震等方面.以Housner理论为基础,用空间实体有限元法建立了考虑流固耦合的大型渡槽动力分析模型,利用此模型编写程序,计算了南水北调洺河渡槽在多种工况下的自振频率和振型.结果表明,在对大型联体式矩形渡槽进行动力计算时,水体与结构的耦合动力作用不容忽略,其重点应加强结构横向及侧墙抗震.