南水北調中線沙河渡槽空心墩結構分析方法淺析

□申 魯 □張文峰（河南省水利勘測設計研究有限公司）

1.概述

南水北調中線沙河渡槽工程全長9.05km，包含梁式渡槽、箱基渡槽、落地槽3種結構型式，其中梁式渡槽長1710m。沙河梁式渡槽單跨跨度為30m，槽身采用U型薄壁結構，下部支撐結構為空心墩，基礎采用樁基。

沙河梁式渡槽采用雙線四槽布置型式，每條線路布置一排槽墩，每排槽墩支撐兩排槽片。每個槽墩承受重量包含兩榀槽片自重以及相應槽內水重，最大承重53964kN，承受如此大重量的空心墩臺，在國內水利工程建設領域十分罕見。因此，選擇合理的空心墩結構分析方法，對渡槽的結構安全十分關鍵。

2.空心墩結構分析方法

2.1 結構尺寸及計算工況

沙河梁式渡槽下部支撐結構為空心墩，基礎采用樁基。空心墩墩帽長22.4m，寬5.6m，高2m；墩身長22m，寬5.6m，兩端頭為半徑2.8m的半圓，墩高5～12m，墩壁厚1m，中間設三道1m厚隔板；墩底承臺長23.2m，寬7.6m，高3m。每個墩臺下順槽向設2排灌注樁，每排樁數5根，共10根。空心墩混凝土強度等級為C30，灌注樁混凝土強度等級為C25。空心墩主要結構尺寸見圖1。

空心墩承受荷載包括槽重、槽內水重、自重、風荷載等，經分析，確定以下兩種工況作為典型工況進行結構分析。

工況1：運行期，槽內設計水深，有風。

工況2：下游落閘，槽內滿水，無風。

2.2 傳統力學分析法

圖1 沙河梁式渡槽槽墩及樁基結構圖

空心墩由墩帽、墩身、承臺三部分組成，結構分析過程中，將這三部分根據各自受力特點分別進行簡化計算，求出各部分的結構內力或應力。

2.2.1 墩帽

空心墩的墩帽，屬周邊支撐的厚板，計算中可將墩帽簡化成支撐在墩壁上的雙向板。……