张雪才，王正中，孟 明，李路明

（西北农林科技大学水利与建筑工程学院，陕西杨凌 712100）



水工钢闸门主梁的最优梁高

张雪才，王正中，孟 明，李路明

（西北农林科技大学水利与建筑工程学院，陕西杨凌 712100）

摘 要：对水工钢闸门主梁高度的确定多以经验公式为主，理论不完善，未全面考虑截面形式与支座位置对梁高影响的问题，依据现行钢闸门设计规范，以满足强度、刚度、稳定性和几何构造要求为约束条件，以主梁和竖向隔板总用钢量最小为目标函数，分别建立单轴、双轴对称截面下的简支式和双悬臂式主梁梁高的优化模型。采用半解析法推导出简支式和双悬臂式主梁的最优梁高理论公式。通过与已建工程对比，结果表明：推导的最优梁高公式计算的梁高均与实际工程中的梁高接近，且公式有进一步优化的空间；通过减小隔板高厚比与主梁腹板高厚比可达到降低梁高的目的。该理论公式一方面可应用于工程实践，另一方面也可为完善规范提供理论基础。

关键词：水工结构；钢闸门主梁；工字形截面最优梁高；优化模型；理论公式

1 研究背景

水工钢闸门是水工枢纽的重要结构之一，其主梁形式以简支式和双悬臂式为主，其最优梁高影响着结构的安全性及经济性。依据结构优化理论，Azad和Vachajitpa等提出了双轴对称工字形简支主梁的经济梁高公式［1－2］；窦国祯给出了单轴对称工字形截面简支梁的经济梁高的图解法和实用公式［3－4］；何运林从196扇闸门资料中拟合出了单轴对称工字形简支梁最优梁高的经验公式［5］；……