某水库钢排架静力学分析

牛 闻

(陕西省水利电力勘测设计研究院，陕西 西安 710001)

1 概述

某水库启闭机闸房总高35 m，由启闭机层以下高20 m钢排架和高15 m上部闸房组成，平面外形尺寸为15 m(水流方向)×11 m(坝长方向)，见图1。下部钢排架是一个空间框架结构，在各荷载效应组合工况下各构件间相互联系协调变形，应采用整体空间结构对其进行结构静力学、动力学以及非线性等进行全面校核，使结构设计满足工程要求。限于篇幅，本文仅对钢排架进行三维有限元静力学分析(包括强度、刚度)，并对结构进行必要的优化。

(a)整体闸房模型

2 设计参数

钢排架主要由柱、柱间连系梁和启闭机层平台等组成，而启闭机层平台主要由主梁、次梁、圈梁、挑台以及铺板等组成，各构件之间现场焊接，钢排架模型见图1，坐标系：X轴沿坝长方向(垂直水流方向)，Y轴沿排架高度方向，Z轴沿水流反方向。

2.1 结构主要尺寸

柱沿水流方向设3排、中心间距均为7 m，柱垂直水流方向设2排、中心间距为9.8 m，柱间连系梁为2层、每层高6 m，启闭机层四周挑台外伸长1.5 m，除筋板厚为δ=12 mm外，其余主结构钢板厚位于20 mm≤δ<40 mm之间。

2.2 材料及物理参数

钢板材质为Q355C，弹性模量E=2.06×105N/mm2，泊松比μ=0.3，质量密度ρ=7850 kg/m3。

2.3 主要荷载

钢排架荷载主要有永久荷载、可变荷载以及偶然荷载[1]。

2.3.1 永久荷载

包括钢排架、上部闸房、启闭机、启闭机层铺装、挑台栏杆等结构自重。

2.3.2 可变荷载

包括启闭机层活荷载、屋面活荷载、雪荷载、启闭机吊重、风荷载等，其中屋面活荷载和雪荷载不叠加，应取两者较大值。可变荷载一般根据建筑用途、场地气象资料，并结合荷载规范取值。……