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摘要:为了研究型钢混凝土闸墩配钢形式与合理配钢量,探索其配钢量的计算方法,采用待定系数法提出了型钢混凝土闸墩配钢量计算公式,利用ANSYS有限元软件建立型钢混凝土闸墩有限元模型,从位移、应力、裂缝分布及承载能力等方面对不同配钢量下的型钢混凝土闸墩进行分析,探索型钢混凝土闸墩的合理配钢量,并确定待定系数的取值.研究结果表明:在同一型钢布置形式下,当配钢量在一定范围内时,随着配钢量的增大,闸墩的应力、位移逐渐减小,抗裂性能和承载力不断提高;型钢混凝土闸墩截面配钢量的建议取值范围为0.6% ≤ρa≤1.3%;在相同的荷载作用下,与1SRCD相比,3SRCD的配钢量更经济,受力性能更好,承载能力更高....
[硕士论文] 陆必裕
水利水电工程 广西大学 2018(学位年度)
摘要:型钢混凝土闸墩是一种将型钢代替闸墩扇形受力钢筋的新型闸墩结构。与普通钢筋混凝土闸墩相比,型钢混凝土闸墩具有承载能力高、刚度大、抗震性能和延性好的特点。与预应力闸墩相比,不存在闸墩锚索拉锚系数过大的问题,且施工更为简便。型钢混凝土闸墩的各项工作性能不仅与型钢的配钢形式有关,同时与闸墩的配筋密不可分。因此研究型钢混凝土闸墩两侧配筋的配筋方式,分析配筋方式对闸墩工作性能的影响,寻求闸墩两侧合理的配筋方式,可为型钢混凝土闸墩的深入研究与工程应用提供必要的理论依据。
  本文选择具有代表性的邕宁水利枢纽工程拦河闸墩作为研究载体,利用ABAQUS有限元软件,保证闸墩牛腿附近局部受拉区的配钢量和弧门支座牛腿配钢量不变,依据现行规范建议闸墩配筋的范围建立配筋间距不变配筋直径分别为D20、D22、D25、D28、D32以及配筋直径不变配筋间距分别为50mm、90mm、120mm、150mm、180mm、210mm、240mm的钢筋-型钢混凝土闸墩有限元模型,并与两侧无配筋形式的型钢混凝土闸墩作对比,从位移、应力和闸墩的极限承载能力等方面分析两侧配筋直径、配筋间距对闸墩工作性能的影响。研究分析表明:
  (1)在运行工况,保持配筋间距不变,闸墩的最大位移、型钢的最大位移、型钢的最大拉应力随着配筋直径的增大而减小。对称荷载作用下,配筋方式为D32@50时,闸墩的最大位移、型钢的最大位移、型钢的最大拉应力最小,比无配筋形式闸墩的位移了减小了1.84%、型钢的位移减小了2.42%、型钢的拉应力减小了7.30%。非对称荷载作用下,配筋方式为D32@50时闸墩的最大位移、型钢的最大位移、型钢的最大拉应力最小,比无配筋形式闸墩的位移减小了3.96%、型钢的位移减小了3.15%、型钢的拉应力减小了6.81%。
  (2)在正常运行极限状态,对称荷载作用下,保持配筋间距不变,闸墩的极限位移随着配筋直径的增大而增大,配筋方式为D32@50时闸墩的极限荷载和极限位移最大,比无配筋形式闸墩的极限荷载提高了16.02%、极限位移提高了15.74%。在正常运行极限状态,非对称荷载作用下,保持配筋的间距不变,闸墩的极限位移随着配筋直径的增大出现了先减小后增大的趋势。配筋方式为D20@50时闸墩的极限荷载、极限位移最大,比无配筋形式闸墩的极限荷载提高了6.06%,极限位移提高了0.5%。
  (3)在运行工况,保持配筋直径不变,闸墩的最大位移、型钢的最大位移、型钢的最大拉应力随着配筋间距的减小而减小。对称荷载作用下,配筋方式为D32@50时闸墩的最大位移、型钢的最大位移、型钢的最大拉应力最小,比配筋方式为D32@240时闸墩的位移减小了0.8%、型钢的位移减小了1.53%、型钢的拉应力减小了5.17%。非对称荷载作用下,配筋方式为D32@50时闸墩的最大位移、型钢的最大位移、型钢的最大拉应力最小,比配筋方式为D32@240时闸墩的位移减小了2.11%、型钢的位移减小了1.37%、型钢的拉应力减小了4.88%。
  (4)在正常运行极限状态,对称荷载作用下,保持配筋的直径不变,闸墩的极限位移随着配筋间距的减小不断增大。配筋方式为D32@50时闸墩的极限荷载和极限位移最大,比配筋方式为D32@240时闸墩的极限位移增大了11.79%,极限荷载提高了11.54%。在正常运行极限状态,非对称荷载作用下,保持配筋的直径不变,闸墩的极限位移随着配筋间距的减小出现先增大后减小的趋势。配筋方式为D32@210时闸墩的极限荷载和极限位移最大,比配筋方式为D32@50时闸墩的极限位移增大了34.84%,极限荷载提高了20.59%。
  (5)从闸墩的位移、型钢的位移与型钢的拉应力、闸墩的极限承载能力多方面考虑,闸墩两侧配筋有利于改善闸墩应力集中、提高闸墩的承载能力、提高闸墩的刚度、增大闸墩的延性。就邕宁水利枢纽工程拦河闸墩而言,闸墩两侧配筋采用配筋直径为D32、配筋间距为50mm时闸墩为相对较好的配筋方式。
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