【摘要】：型鋼混凝土閘墩是一種新提出的閘墩結(jié)構(gòu),以型鋼代替常規(guī)鋼筋混凝土閘墩中的扇形鋼筋。從之前的研究中發(fā)現(xiàn)其與常規(guī)鋼筋混凝土閘墩相比,承載力顯著加大,更適用于高水頭、大推力閘墩,而與預(yù)應(yīng)力閘墩相比其施工更為簡便,具有較大的工程應(yīng)用價值。型鋼混凝土結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能與其配鋼量和配鋼形式有著密切的關(guān)系,因此研究型鋼混凝土閘墩的合理配鋼量和配鋼形式,探索其配鋼量的計算方法,可以為促進(jìn)型鋼混凝土閘墩在水利水電工程的應(yīng)用提供理論指導(dǎo)。本文參照弧形閘門鋼筋混凝土閘墩扇形鋼筋配筋公式提出了含待定系數(shù)的型鋼混凝土閘墩配鋼量計算公式。通過建立具有代表性的中等厚度型鋼混凝土閘墩模型,對不同配鋼量下的閘墩從位移、應(yīng)力、裂縫分布以及承載能力進(jìn)行分析,得出閘墩的合理配鋼量,并由此確定待定系數(shù)的取值。同時,參考型鋼混凝土柱中含鋼量的定義,提出了型鋼混凝土閘墩中截面含鋼量定義,根據(jù)求得的合理配鋼量進(jìn)一步推導(dǎo)出中等厚度型鋼混凝土閘墩的截面含鋼量取值范圍。初步建立了配鋼量與閘墩所受推力以及閘墩和弧門支座的尺寸的聯(lián)系。通過研究結(jié)果表明:(1)對同一型鋼布置型式,在各個荷載工況下,當(dāng)配鋼量在一定范圍內(nèi)時,隨著配鋼量的增大,閘墩的拉應(yīng)力和位移值以及型鋼的拉應(yīng)力和位移值都在逐漸減小,閘墩的拉應(yīng)力分布范圍減小,閘墩結(jié)構(gòu)的抗裂性能和承載能力逐漸提高,結(jié)構(gòu)剛度和延性增大。(2)對稱荷載作用下,對于中等厚度的型鋼混凝土閘墩,當(dāng)閘墩中的型鋼為單型鋼布置時,閘墩配鋼計算公式中待定系數(shù)φ1的建議取值范圍為1.2≤φ1≤1.4,所需配鋼量大于鋼筋混凝土閘墩中的鋼筋;當(dāng)閘墩中的型鋼為三型鋼布置時,系數(shù)φ1的建議取值范圍為0.8≤φ1≤1.0,所需配鋼量小于鋼筋混凝土閘墩中的鋼筋。(3)非對稱荷載作用下,對于中等厚度的型鋼混凝土閘墩,當(dāng)閘墩中的型鋼為單型鋼布置時,閘墩配鋼計算公式中待定系數(shù)φ2的建議取值范圍為1.3≤φ2≤1.4,所需配鋼量大于鋼筋混凝土閘墩中的鋼筋;當(dāng)閘墩中的型鋼為三型鋼布置時,系數(shù)φ2的建議取值范圍為0.7≤φ2≤0.9,所需配鋼量小于鋼筋混凝土閘墩中的鋼筋。(4)對稱荷載作用下,中等厚度型鋼混凝土閘墩的截面含鋼量的建議取值范圍為0.6%≤ρa(bǔ)≤1%;非對稱荷載作用下,截面含鋼量的建議取值范圍為0.7%≤ρa(bǔ)≤1.3%。綜合考慮,中等厚度的型鋼混凝土閘墩,其截面配鋼量的取值參考范圍為0.6%≤ρa(bǔ)≤1.3%。(5)在相同的弧門推力作用下,與單型鋼布置的型鋼混凝土閘墩相比,三型鋼混凝土閘墩所需的配鋼量更少,更加經(jīng)濟(jì);而在相同的配鋼量下,三型鋼混凝土閘墩比單型鋼混凝土閘墩的受力性能更好,承載能力更大,因而在實際使用中,建議采用三型鋼混凝土閘墩。
【圖文】：

通過有限元軟件建立了中等厚度的混凝土閘墩有限元模型，，閘墩結(jié)構(gòu)尺寸和逡逑作用荷載見３．２。在不布置型鋼的情況下對閘墩模型進(jìn)行加載計算，得到閘墩的第一主逡逑應(yīng)力分布如圖２－１所示。逡逑由圖可知，閘墩的主要拉應(yīng)力分布在牛腿支座以及牛腿支座向上游延伸的扇形區(qū)域，逡逑牛腿寬為６，長為／／，從圖中可以看到主要的拉應(yīng)力分布區(qū)域在牛腿兩側(cè)的寬度大約為逡逑６／２，總寬度大約為２６，長度約為２．５／／。在荷載較小時，最大拉應(yīng)力出現(xiàn)在牛腿加載面逡逑與墩體的交線上，隨著荷載緩慢增大，該處最先產(chǎn)生裂縫，裂縫產(chǎn)生后，最大拉應(yīng)力逐逡逑漸轉(zhuǎn)移到牛腿兩側(cè)。逡逑６逡逑

邐中等厚度型？鋼ｉ昆凝土閘敬配鋼量的計算方法研究逡逑截面上２６有效范圍內(nèi)。因此，在牛腿支座高度中點處取兩倍支座寬度２６以及閘墩寬度逡逑Ｓ構(gòu)成的截面作為閘墩截面含鋼量的定義截面。示意圖見圖２－３。逡逑＼逡逑圖２－３閘墩截面含鋼量定義示意圖逡逑Ｆｉｇ．邋２－３邋Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ邋ｄｉａｇｒａｍ邋ｏｆ邋ｓｅｃｔｉｏｎ邋ｓｔｅｅｌ邋ｃｏｎｔｅｎｔ邋ｏｆ邋ｐｉｅｒ逡逑型鋼混凝土閘墩截面含鋼量Ｐａ：逡逑點Ｅ邐（２－１５）逡逑式中：ｐａ—型鋼混凝土閘墩截面含鋼量；逡逑４一型鋼總截面面積，逡逑ｓ—閘墩寬度；逡逑６—牛腿寬度。逡逑２．５本章小結(jié)逡逑本章初步提出了含待定系數(shù)的型鋼混凝土閘墩配鋼計算公式，并結(jié)合閘墩的受力特逡逑點給出了型鋼混凝土閘墩含鋼量的定義，建立了配鋼量與閘墩所受推力以及閘墩和弧門逡逑支座的尺寸的聯(lián)系，由此初步建立了型鋼混凝土閘墩的配鋼計算方法。逡逑１２逡逑
【學(xué)位授予單位】：廣西大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TV662.2;TV544

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2697579