大型渡槽的优化设计与其静动力-分析

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1、独立完成与诚信声明本人的学位论文是在导师指导下独立撰写并完成的，学位论文没有剽窃、抄袭等违反学术道德、学术规范的侵权行为，否则本人愿意承担由此产生的一切法律责任和法律后果，特此郑重声明。．。学位论文作者(签字)：．缈唆律弘一。易年／月必日1绪论摘要：本文简要说明课题研究的背景，概括介绍了国内外渡槽建设的发展情况和矩形断面梁式渡槽的分类，简要介绍了结构优化设计的基本概念及其发展情况，分析了结构优化设计中存在的问题及其发展趋势，最后，介绍本文的主要』=作。关键词：渡槽：结构优化设计：结构优化方法1．1课题研究的背景及

2、意义目前，我国水资源分布很不均匀，北方严重缺水，而南方水资源却极其丰富，因此只有进行地区问，甚至是跨流域的水资源联合调度，才能满足水量平衡，改变我国水资源分布不均的现状。为此，国家修建了大量的配套水利工程进行水资源调度，例如己建的引滦入津工程和在建的南水北调工程等。这些工程的实施，对发展我国的国民经济、提高人民生活水平、促进社会稳定等都具有极其重要的意义。在远距离输水工程中，使用最多的水工建筑物是输水式建筑物，其中以渡槽和倒虹吸两种型式居多““，而这两者中，以渡槽的运用更为广泛。渡槽是输送渠道水流跨越河渠、道路、

3、山冲、谷口等架空输水建筑物，是灌区水工建筑物中应用最为广泛的交叉建筑物之一““3，除了用于输送渠水外还可以供排水和导流之用。渡槽在我国水利工程中是必不可少的建筑物，其投资巨大，重要性高。以南水北调中线工程为例，该工程输水总干渠从陶岔闸至北京玉渊潭全长1246km，工程规划年均调水量145亿立方米，供水范围达到15．5万平方公里。它是举世瞩目规模浩大的跨流域调水工程，沿线工程地质、地貌复杂，需要建造大量的渡槽跨越河流、山谷。同时，随着国家对城市基础设施的大力投入以及对输水建筑物的高要求，渡槽的跨度要求越来越大，流量

4、越来越大。而本设计要研究的东江一深圳供水改造工程是广东省重点工程项目，工程北起东莞市桥头镇东江，南至雁田隧洞进口，总长49．5km。渡槽是设计选定的主要建筑物之一，其总长度达7．3km，最长的金湖渡槽长5．7km。本工程渡槽工程规模庞大，设计过流量达90m3／S，且初设批文要求需按7。地震烈度复核。因此保证渡槽设计的合理性、实用性、经济性和科学性，己成为该工程关键性的技术问题。同时对于不同的工程条件，渡槽的选型和技术方案论证以及槽身和基础设计，不仅要耗费大量的人力、物力和财力，更不利的是经过有限的方案比较，很难得

5、到经济合理的结构形式。华北水利水电学院确i．学位论文可见，渡槽已成为了这些生命线工程的重要组成部分，渡槽的结构型式是否合理、能否保证正常输水将影响整个引水工程的投资、工期和工程量，并对建成后的使用管理也将产生很大影响。因此，渡槽结构选型成为方案设计阶段的首要任务，为了经济合理地设计渡槽，降低渡槽的工程造价，减少不必要的浪费，有必要对渡槽的结构优化设计和受力分析等问题进行详细地研究和讨论。1．2钢筋混凝土矩形断面梁式渡槽1．2。1国内外渡槽建设发展概况(1)国外渡槽建设发展概况在渡槽的建设方面，世界各国以印度和中国

6、为代表作了很多研究。尤其是二十世纪五十年代以来，战后备国为发展生产修建了相当数量的水工混凝土建筑物，特别是渡槽的建设，无论从设计方案或施工工艺上都有了很大的发展。在70年代，为适应大流量、大跨度渡槽的需要，在吸收比较成熟的桥梁建设经验的基础上，预应力技术在渡槽建设中逐步得到推广和应用。如1978年建造的印度Gornti渡槽，流量为357m3厶，单跨跨度达31．80m，槽身采用三向预应力施工技术，预应力混凝土纵向大梁梁高9．9m，以及1200吨承载能力的低碳钢滚轴支座等，在当时均处于世界领先地位“1。大流量、大跨度

7、的渡槽出于其横断面尺寸和结构自重均较大，不能直接起吊安装或对机械设各的起吊能力和安装精度要求过商而难于实现，造成施工方式也是多种多样。如预制顶推法、现场浇筑法、半现浇半装配法等。现代的渡槽建设尤其注重对先进技术的引进和吸收消化。桥梁建设中先进的有关采用造桥机架设模板的思想被引用到渡槽建设中，进一步降低了施工的难度，节省了工程造价。1。渡槽结构形式的发展也多种多样，如矩形槽、u形槽、椭圆形槽以及圆管形等，可根据不同的工程需要和特点来确定该结构的最优结构形式。(2)我国渡槽建设发展概况渡槽作为引水工程中重要的建筑物，

8、在我国已有悠久的历史，早在两千多年前就有文字记载，但其真正的发展却是近代的事情。建国以来，我国为解决工农业用水问题陆陆续续兴建了一大批渡槽。在50年代初期，由于经济技术等各方面因素的制约，我国所建渡槽多为木、石结构。木渡槽因木材缺乏、维修费用大、寿命不长，所以除少数用作临时性引水外，现在一般已不再采用这种结构形式。石拱渡槽的建设可以就地取材，需用大量的劳动力进行石料的开采