初始应力对水闸混凝土加固的影响研究.pdf

水利水 电技术第 4 6卷2 0 1 5年第 1期 初始应 力对水 闸混凝土加 固的影响研 究 钱 邦永 ，梅 明荣 ，盛维高 ，张 言 ( 1 江苏省淮沭新河管理处，江苏 淮安2 2 3 0 0 1 ；2 河海大学 力学与材料学院，江苏 南京2 1 0 0 9 8 ) 摘要 ：结合淮安地 区某老水闸的加固工程 ，通过有限元分析水闸加 固前后的应力应变状 态，研 究初 始应力对加 固结构的影响 ，得 出考虑老结构的初始应力所得 的计算结果偏于安全，成果可为病险水闸 加固工程提供较好的参考。 关键词 ：水闸；混凝 土结构加 固；初始应力；有限元法 ；淮安地区；江苏省 中图分类号 ：T V 6 6 文献标识码 ：B 文章编号 ：1 0 0 0 0 8 6 0 ( 2 0 1 5 ) 0 1 0 0 8 9 0 4 S t u dy o n i m p a c f r o m i ni t i a l s t r e s s e s o n c o nc r e t e s t r e n gt he ni n g f or s l u i c e Q I A N B a n g y o n g ，ME I Mi n g r o n g ， S H E N G We i g a o ， Z H A N G Y a n ( 1 N e w H u a i s h u h e R i v e r Ma n a g e me n t O f f i c e o f J i a n g s u P r o v i n c e ，Hu a i a n 2 2 3 0 0 1 ，J i a n g s u ，C h i n a ； 2 C o l l e g e o f M e c h a n i c s a n d Ma t e r i a l s ，H o h a i U n i v e r s i t y ，N a n j i n g 2 1 0 0 9 8 ，J i a n g s u ， C h i n a ) A b s t r a c t ： I n a c c o r d a n c e w i t h t h e s t r e n g t h e n i n g p r o j e c t o f a n o l d s l u i c e i n H u a i a n D i s t r i c t ， t h e i m p a c t s f r o m t h e i n i t i a l s t r e s s e s o n t h e s t r e n g t h e n e d s t r u c t u r e s a r e s t u d i e d h e r e i n t h r o u g h t h e a n a l y s i s ma d e o n t h e s t r e s s - s t r a i n s t a t e b e f o r e a n d a f t e r t h e s t r e n gth - e n i n g o f t h e s l u i c e a n d t h e n t h e c a l c u l a t i o n r e s u l t o b t a i n e d u n d e r t h e c o n s i d e r a t i o n o f t h e i n i t i a l s t r e s s e s o f t h e o l d s t r u c t u r e s i s p a r t i a l t o s a f e t y ，wh i c h c a n p r o v i d e a b e t t e r r e f e r e n c e f o r t h e d e f e c t i v e a n d d a n g e r o u s s l u i c e c o n c e r n e d Ke y wo r d s ：s l u i c e ；c o n c r e t e s t ruc t u r a l s t r e n g t h e n i n g ；i n i t i a l s t r e s s ；f i n i t e e l e me n t me t h o d；Hu a i a n D i s t r i c t ；J i a n g s u P r o v i n c e 1 研究背景 在病险水闸加固设计 中，通常情况是将新老混凝 土作为统一的整体来承受荷载的作用 ，不考虑老结构 的初始应力状态 。然而实 际受力 状况并非 如此 ，老 ( 旧) 结构加 固前 ，已独立承受部分荷载并产生 了相 应的应力应变。事实上 ，结构加固后新老混凝土通过 变形协调 应力重分配的相互作用成为共同承受荷载 的整体。初始应力对加固结构的影响已为工程设计人 员所重视 j ，查晓雄 、钟善桐等学者系统地研究 了 钢管初始应力对钢管混凝土轴压 构件基本 性能 的影 响 ，认为“ 初始应力 的存在降低 了钢管混凝土轴压 构件的稳定承载力” 。文献 2 在对 一个施加预应力 的碳纤维布加固混凝土梁进行 的受弯性能试验时，验 证了“ 随着初始弯矩的增大，梁极限弯矩下降明显” ； 文献 3 通过试验研 究得 出“由于初 始应力的存在使 得碳纤维的加固效果要 比无初始应力 的情况低一些” 结论 。研究表明 ，初始应力对加固结构的影响是非常 Wa t e r Re s o u r c e s a n d Hy d r o po w e r En g i n e e r i n g V o l 4 6 No 1 复杂- o ，关于这方面 ，工业 与民用建 筑领域 的研究 比较深入 ，而在水工建筑物加固工程中 ，深人研究的 还不多。因此 ，本文结合淮安地 区某老水闸的加固工 程 ，通过有 限元软件 A N S Y S ，分析水 闸加 固前后 的 应力应变状态 ，研究初始应力对加固结构的影响 ，指 出在混凝土结构的加 固设计 中，当考虑老结构的初始 应力时 ，所得的计算结果将是偏于安全的设计 。 2 计算模型与参数 淮安地 区某老水 闸涵洞为三孔一联 ，选取 中孔联 为计算对象。考虑结 构的对称性 ，取 1 2中孔联 建 模 ，计算 网格 如 图 1所示。其 中坐标设 置 ： 顺 流 向；z横河 向；Y垂直 向上 。结 构所受 的约束边界如 收稿 日期 ：2 0 1 4 0 2 1 3 基金项 目：国家重点基金 项 目“ 灾变条 件下特高 混凝土坝失 效破坏 的 关键力 学问题 ( 1 1 1 3 2 0 0 3 ) ” 。 作者简介： 钱邦永( 1 9 6 8 一) ，男，江苏高邮人，高级工程师。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m