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Research研究探讨2534
水闸裂缝开展分析
邹东升
(盐城市水利勘测设计研究院江苏盐城224000
中图分类号:TU453文献标识码:A文章编号1007-6344(2016)11-0253-02
摘要:本文对川东港闸下移工程的概况做了简要阐述,利用通用有限元软件分析了荷载作用下和地基不均匀沉降作用下主体结
构内部应力的分布,模拟实际工程中裂纹开展过程。另外,本文根据结构规范对朐墙和检修桥抗剪切强度进行校验,箍筋和弯起钢
筋的配置满足设计、使用要求,分析表明主体结构表而裂纹的开展与不均匀沉降和结构强度无关。
关键词:川东港;裂较;有限元
1工程概况
大丰地处淮河下游里下河尾闾、是里下河地区的洪水走廓,沿海共有7座挡
湖排涝闸,分别为川东闸、竹港闸、王港闸、四卯西闸、大丰闸、兴垦间和三里
。其中川东港闸不仅是里下河斗南垦区重要的排涝河道,而且是川东港的入海
口门挡潮闸。但由于沿海淤长型海岸的地理特性,闸下港道逐年淤积,慢慢失去
了蓄排功能。
图1川东港主体结构应力图及沉降位移图(a)XZ方向主应カ图:(b)XZ方
为川东港闸“活血化瘀”,2009年川东港闸下移工程获得水利部『门立项批复
向剪应力图;(c)主体结构沉降位移图
并成为江苏省沿海开发水利启动工程
依据川东港主体结构沉降位移图(图1c),上游齿坎和下游齿坎最大位移差
为4.4mm。综上所述胸墙和检修桥最大主应力小于轴心强度抗拉设计强度1.5MPa
2川东港阐闸裂缝实际情况
最大切应力也小于抗剪设计强度2.1MPa,在荷载作用下产生4.4m的不均匀沉降
川东港闸下移工程自2010年1月开工建设,于2010年7月通过江苏省水利
由此可得出结论,胸墙和检修桥的强度和变形均满足设计、使用要求
厅组织的水下验收,在2011年3月水利部组织的重点工程稽査过程中发现川东3.2考虑地基不均匀性产生的应力以及沉降位移分析
港新闸工程部分胸墙和检修桥存在裂缝、根据稽査要求,建设单位于2011年3月
依据川东港主体结构最大主应力图(见图2a),胸墙最大主应力发生在距离中
25日委托江苏省水利工程检测站对川东港新闸胸墙、检修便桥进行了详细的检查
墩约13闸孔净宽位置处,大小为0.69MPa,检修桥最大主应力发生在中部为
检測。具体胸墙、检修便桥裂鏠详见相应的检测报告。
0.26MPa。依据川东港主体结构XZ方向切应力图(见图2b),胸墙部分最大切应
根据检査情况分析,裂缝大多发生在4#、5#、8#、9#闸孔上胸墙、检修便桥
力发生在双联孔靠边墩部位,大小为0.45MPa,检修桥切应力发生在跨中部位,大
其中胸墙共发现6条裂缝,裂缝最大长度为3.5m,最小长度的06m,缝长多数在小为0.21MPa。胸墙和检修桥最大主应力小于轴心强度抗拉设计强度1.5MPa,最
2.0m左右,裂缝表面宽度最大为0.1mm,最小为0.06mm,裂缝走向基本为垂直方
大切应力也小于抗剪切设计强度2.IMPa,综上所述胸墙和检修桥的强度均满足设
向,少量为斜向,多数裂缝的位置位于距离排架1.2-1.5m,对应位置均为胸墙排计、使用要求。
气孔,多数裂缝已贯穿。检修桥裂缝共计发现4条,裂缝宽度为0.mm,均为通
长裂缝。根据施工、监理单位提供的川东间下移工程建筑物沉降观测汇总表(截
止2011年1月23日)、监理日志、施工日志分析,建筑物建成至2011年1月23
日发生的不均匀沉降均不大,最大不均匀沉降为7mm,发生在5#室。
3川东港闸结构有限元分析
有限元法( Finite Element Method),简称FEM,是弹性力学的一种近似解法。
首先将连续体转化为离散化的结构,再利用分片差值技术、虚功原理和变分方法
1图2川东港主体结构应力图(a)Xz方向主应カ图;(b)XZ方向剪应力图;
等进行求解。FEM方法在实用中具有很好的通用性和灵活性。FEM法不仅能应用
4结构复核计算
于结构分析,还能解決归结于场问题的大型工程问题,从二十世纪六十年代中期
4.箍筋与弯起钢筋的配置
以来,FEM方法得到了巨大的发展,为工程设计和优化提供了有力的证据。
矩形的受弯构件,当仅配置箍筋时,其斜截面受剪承载力应符合下列规定
本工程根据施工、监理和检测单位提供的建筑物沉降观测汇总表,以及现场
KV≤V,+V、
检测结果,利用有限元分析软件对结构进行整体分析以及具体相应结构进行复核
V-0. 7fbho
校验。按照两种初始条件进行复核(以双联泄洪孔计算为例)
3.1在荷载作用下应力以及沉降位移分析
VSV=1. 256vv-dsv
利用有限元软件模拟基本过程如下:首先须建立研究对象的近似模型,其次
对模型进行离散化,即网格划分,再输入结构上部荷载情况和其他参数,最后使
弯起钢筋不仅在支座附近弯起后.其弯起段可以承受変矩和剪力共同产生的
用数值方法求解。本工程中确定永久荷载(即港闻结构自重)为5 KK lr
主拉应力,而且在弯起后的水平段还可以承受支座处的负弯矩。当配置箍筋和弯
起钢筋时,其斜截面受剪承载力应符合下列规定:
可变荷载分为人群荷载、静水压力和杨压カ。其中人群荷载取3.りRPa:静水压
KV≤V+Vs+V
力按照内河水位1.44m、外海水位-1.04m取值:使用改进阻力系数法进行计算,
Vsb=f, Asin
得到渗透压力水位,加上外海水位即得扬压力。按照正常使用极限进行荷载效应
式中,Vw为箍筋的受剪承载力(N);V。为弯起钢筋的受剪承载力(N):As
组合,结构自重分项系数取1.05,人群荷载分项系数取12,静水压力和扬压力荷为配置在同一截面内箍筋各肢的全部截面面积;A。为弯起钢筋的截面面积(mm2);
载分项系数取为1.0。建立川东港主体结构模型和网格划分。
a、为斜截面上弯起钢筋与构件纵向轴线的夹角;「为箍筋抗拉强度设计值
依据川东港主体结构最大主应力图(见图1a),胸墙最大主应力发生在距离中
4.2胸墙复核计算
墩约13闸孔浄宽位置处,大小为O.51MPa,检修桥最大主应力发生在中部为
根据相关数据分析胸墙上所受的荷载。再由荷载分布,可依次计算得胸墙上
0.23MPa。依据川东港主体结构Xz方向切应力图(图1b),胸墙部分最大切应力各个点所受的剪力和弯矩。
发生在双联孔靠边墩部位.大小为0.38MPa,检修桥切应力大约发生在跨中部位大
根据公式(1)-(5)计算可得,V=370kN≥KV=404kN,胸墙的抗剪能力满
小为0.17MPa
足设计要求。
4.3检修桥结构复核计算
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