南水北调中线工程是我国一项跨世纪的巨型工程，它将丹江口水库的大坝加高20m，然后将库水引出，通过湖北、河南、河北向京津地区供水。源头的设计引水流量达630m3/s，输水总干渠全长达1700多km，沿途有大量的渡槽、隧洞、倒虹吸等交叉建筑物。特别是穿过黄河的建筑物，长度达5km，输水流为500m3/s。黄河流势复杂，基础地质条件差，且位于7度地震区，河床高程以下15m内砂土极易液化，对这样的巨型输水建筑物，必须提出多种方案，进行全面、深入的分析和比较。在对穿黄隧洞和常规的钢筋混凝土渡槽结构进行研究的基础上，结合弧柏渠线方案，对大跨度钢结构渡槽进行结构设计和有限元分析，从而为穿黄输水建筑物的设计和优选提供科学依据。
      设计方案选用双支渡槽，根据输水要求，每支渡槽的设计过水断面取为15m×3.5m(宽×高)，双支渡槽的过水断面合计为105m2。每支渡槽均为开口厢形结构，它由钢质箱形截面主纵梁，工字形截面横梁、小纵梁和高强混凝土厢形过水槽组成。整个渡槽结构由钢缆索悬挂支承在钢筋混凝土塔架上。由于黄河河床的地质条件比较软弱，并考虑施工方便，塔架的基础采用灌注桩，由灌注群桩支承顶部塔墩(桩台)，上部塔架结构则直接落在该桩台上。由于渡槽结构荷重很大，所需斜拉索根数较多，钢缆索的布置采用了扇形布置的密布柔索体系。塔架则采用三层双跨A型刚架型式。
      根据上述设计思路，共设计了四种方案12组结构尺寸，进行了结构分析和方案比较。为节省篇幅，经过初步优选，下面仅列出三组结构设计尺寸，进行结构分析和方案比较。对照图，各方案渡槽上部结构的构件截面尺寸如表所列。其中，主纵梁为由钢缆索悬吊的弹性支承连续梁，截面采用焊接箱形组合梁，每支渡槽布置两根;横梁为支承在两主纵梁上的单跨梁，采用变梁高的焊接工字形组合梁，横梁间距初定为2.5m，小纵梁与横梁一起支承混凝土过水槽底板，采用轧制工字型钢，间距为1.5m，共11道。钢索沿主纵梁纵向的吊点布置间距为5.0m，即每隔一根横处布置一个钢索吊点。
      由于每一个塔架都是独立式结构，可只取一跨并考虑相邻跨的连接条件来进行计算，其计算简图如图所示。经多方案比较，并考虑便于伸缩缝的止水布置，渡槽跨中截面边界支承条件取为双铰连接，即在箱形主纵梁截面的上、下翼缘处均按有一纵向水平链杆处理。

                                                                                  专业从事机械产品设计│有限元分析│强度分析│结构优化│技术服务与解决方案
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