三角门闸首底板内力计算分析.pdf

《三角门闸首底板内力计算分析.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第47卷第7期人民长江Vo1．47．No．72016年4月YangtzeRiverApr．，2016文章编号：1001—4179(2016)07—0050—04三角门闸首底板内力计算分析石岩，王震(河海大学港口海岸与近海工程学院，江苏南京210098)摘要：在三角门闸首设计时，往往不计算底板纵向内力；且传统郭氏表法计算底板横向内力时是将边墩和底板分开考虑，忽略了门库段边墩厚度相对较薄的特征，这与实际情况存在偏差。为了改进闸首结构设计，提出了两种简化算法来校核门库内底板纵向内力，同时利用有限元软件建模来验证。对比分

2、析结果可知，在横向，郭氏表法计算的门前段负弯矩偏小，门库段、门后段负弯矩偏大，建议进行多次内力调整；在纵向，两种简化算法和有限元法计算结果接近。关键词：底板内力；郭氏表法；有限元法；三角门闸首中图法分类号：TV66文献标志码：ADOI：10．16232／j．cnki．1001—4179．2016．07．011三角门闸首启闭力较小，既可以在动水时启闭，又1闸首概况能承担双向水头，故在长江下游支流等感潮河段的低水头中小船闸上得到了广泛应用。闸首底板内力计算以安徽某船闸三角门上闸首为例，闸首全长28．8是船闸设计中一个

3、非常重要的环节，目前一般有弹性m，全宽54m，口门净宽23m，门前段、门后段边墩宽地基梁法、有限元法等。弹性地基梁法将闸首沿纵向15．5m，门库段边墩宽1．5m，底板厚2．8m，如图1所划分为几个特征段，分段按平面问题计算，然后进行内示。力调整⋯，原理简单，尤其是郭氏表法易于被工程人员掌握；而有限元法能体现闸首作为一个空间三维结构的受力特点，随着计算技术的高速发展也得到了广泛运用。常规计算时，由于边墩刚度很大，可以减少底板纵向(顺水流方向)变形，所以底板计算以横向(垂直水流方向)为主，这对于人字门闸首是合理的。但

4、是三角门闸首的门库处边墩厚度薄，刚度小，只能看做板而不是块体，此时就应该考虑底板纵向变形。但在实际工程中，三角门闸首门库内底板往往不进行纵向内力计算，而只是和横向采用相同的配筋，这样做并不经济；甚至门库内纵向只布置构造钢筋，这样做偏于危险。另外，在底板横向内力常规计算时，郭氏表法将边墩和底板分开考虑，忽略了闸首作为一个整体变形的特征，也难以体现门前段、门库段、门后段边墩厚薄的差异。图1三角门闸首布置示意(单位：mm)收稿日期：2015—09—14基金项目：国家自然科学基金项目(51479056)作者简介：石岩，男

5、，硕士研究生，主要从事港航工程结构研究。E—mail：shiyancat@126．corn第7期石岩，等：三角门闸首底板内力计算分析51下。由于边墩和底板交界处的总弯矩方向向外，和横2底板横向内力常规计算向相反，故弯矩突变的方向也相反。同时，结构的不对船闸运行阶段，当上游为设计最高通航水位时，上称性也造成内力的不对称性。下游水头差较大。底板横向内力常规计算以高水位运用期为例，将闸首划分为3个特性区段，即门前段、门。、库段、门后段，门前段长度为6．8m，门库段长度为13m，门后段长度为9m。采用郭氏表法计算，得到高

6、水位运用期各段不同位置的弯矩值，如图2所示。-l⋯⋯～～／帅、一～图4检修期闸首纵向弯矩分布(郭氏表法l．．≯3．2矩形板法计算_l5～0ll5l0I+门前段将门库内底板看做三边固定于边墩，一边自由的位置／m+门后段矩形板，忽略口门内底板的约束作用，如图5所示。可以根据弹性薄板小挠度理论计算矩形板。图2高水位运用期闸首横向弯矩分布(郓氏表法l从图2可以看出，在郭氏表法计算的底板横向弯矩图中，以负弯矩为主，正弯矩出现在边墩下，门库段跨中负弯矩最大，门前段跨中负弯矩最小。将底板看成弹性地基梁计算时，横向墙后水土压力产

7、生的弯矩移到边墩和底板交界处，所以此处弯矩有突变。3底板纵向内力简化计算船闸检修时，闸首内无水，闸首外为可能的高水位或者排水管水位，一般检修期门库内底板受力较大，故图5矩形板法计算示意底板纵向内力简化计算以检修期为例。将自重、扬压力、地基反力等荷载之和作为均载3．1郭氏表法计算一158．98kPa作用于板上，根据《建筑结构静力计算由于门库段边墩厚度很薄(1．5m)，若将门库段手册(第二版)》E4]查表插值可得表1。边墩的约束作用忽略，可以与横向内力常规计算类似，表1矩形板自由边和跨中位置弯矩计算结果kN·m将底板

8、纵向截取单宽梁，纵向单宽梁受力情况如图3所示。采用郭氏表法计算，得到检修期不同位置弯矩值，如图4所示。将自由边和跨中弯矩求平均值，得底板纵向弯矩为一1000．8kN·m。宽梁4闸首有限元计算词4．1有限元建模广4．1．1模型建立用ANSYS有限元软件对闸首进行建模。利用底板、边墩、廊道、空箱等形成的面，采用自下而上的方式进行拉伸，以形成闸首的实体结构。闸首结构在横图3纵向