南水北调中线工程泲河渡槽三维有限元分析

郑重阳，彭 辉，任德记

（三峡大学水利与环境学院，湖北宜昌 443002）

南水北调大型渡槽流量大、跨度大等特点，对渡槽的设计提出了更高的要求。结合南水北调泲河渡槽的工程实例，运用三维有限单元法对该渡槽的受力性能进行模拟，同时重点考虑预应力和温度荷载的影响，研究了渡槽槽身各部位控制断面的应力、变形分布规律。计算结果表明：槽身截面设计和预应力筋布置方案合理，应力和位移均在允许范围内，满足抗裂和挠度要求。

南水北调；大型渡槽；预应力配筋；有限元法；热－应力耦合

1 工程概况

泲河渡槽位于河北省高邑县境内的泲河上，它是南水北调中线工程总干渠上的一座大型交叉输水建筑物。该渡槽总轴线长440 m，为1级建筑物，设计洪水标准为100年一遇，校核洪水标准为300年一遇，设计流量为220 m3／s，加大流量为240 m3／s。渡槽槽身段总长240 m，每跨长30 m，共8跨，槽身横断面为三槽一联多侧墙矩形槽，采用三向预应力钢筋混凝土简支结构。单槽横断面尺寸为7.0 m× 6.6 m，底板厚0.4 m，边墙和中墙厚度均为0.6 m，中墙和边墙顶部都设有人行道板，宽分别为2.6 m和1.8 m；为了抵抗冰压力，墙顶设有拉杆，拉杆横截面尺寸为0.3 m×0.4 m，拉杆间距为2.7 m；槽底设纵梁，高1.8 m，端部加高到2.3 m，边纵梁和中纵梁宽分别为1.0 m和1.1 m，端部分别加宽至1.2 m和1.3 m。

渡槽槽身横向和纵向的预应力筋采用钢绞线，竖向预应力筋采用螺纹钢。预应力筋的型号分别采用1860级钢铰线和Ф32PSB930型精轧螺纹钢。在竖向上，中墙和边墙预应力筋沿中心线两侧均匀布置，中墙钢筋间距为50 cm，边墙内、外侧钢筋间距分别为40，60 cm，保护层厚度均为12 cm。……