活性粉末混凝土(RPC)矩形渡槽槽身结构优化设计及稳定性研究

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渡槽是跨越河流、道路、山谷等架空输水建筑物,除了输水外还可供排洪水和导流等之用,是灌区水工建筑物中应用最广泛的一种交叉建筑物。由于普通混凝土普遍存在强度不足,耐久性差等特点,影响了渡槽结构的安全性能和使用寿命,限制了渡槽结构向大跨,轻质方向的发展,而活性粉末混凝土(RPC)作为一种新型混凝土材料拥有远较普通混凝土优异的多的力学性能及耐久性,因此研究采用RPC混凝土建造渡槽槽身结构具有重要的意义。本文参照现有设计规范,在RPC活性粉末混凝土现有研究成果的基础上主要进行了以下几个方面的工作: 1、研究中选择矩形断面槽身型式,基于ANSYS有限元分析程序,根据结构优化理论,以槽身造价为目标函数,以槽身侧墙厚度、底板厚度和预应力钢筋面积为优化设计变量,以渡槽槽身强度及挠度为约束条件,建立了32m和40m两种跨度的RPC渡槽槽身结构的有限元优化分析模型。 2、对两种跨度下不同深宽比的素RPC槽身和底板施加预应力钢筋的槽身分别进行了优化计算研究,取得了一些有价值的结果,为工程应用提供了有重要的参考。研究结果显示,在槽身侧墙不需要施加预应力钢筋,在槽身底板不需要施加纵向预应力钢筋,而只需要施加横向预应力钢筋,在施加横向预应力钢筋后槽身底板厚度和槽身造价得到了大幅度的降低。 3、根据槽身结构优化结果,采用ANSYS有限元分析软件对其稳定性进行了计算,以检验渡槽槽身结构在满足强度要求情况下的整体稳定性能,计算结果显示,在正常使用荷载作用下,渡槽槽身不会发生失稳破坏。
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