Page 31 - 水利学报2021年第52卷第11期

（3）结果分析。
①荷载计算。由式（1）和式（2）求得泥石流冲击力，结果见表 2。

表 2 泥石流冲击力
-3
-1
形状系数 泥石流流体重度/（kN·m ） 流速/（m·s ） 受力面与冲压力夹角/（°） 整体冲击力/kPa 等效直径/m 大块石冲击力/kN
1.33 14.99 4.0 90 32.55 1.7 92
1.0 14.99 4.0 90 24.47
②竖杆验算。竖杆较短，假设只承受一个大块石冲击力，浆体动压力满跨分布。利用软件求得
其最不利内力，并验算强度，结果见表 3。

表 3 竖杆验算结果
弯矩/（kN·m） 剪力/kN 正应力/（N·mm ） 切应力/（N·mm ）
-2
-2
18.99 66.92 7.8 < 205 75 < 120
③张弦梁结构验算。根据泥石流流速分布特点，假设张弦梁结构在跨中和跨中左右各 2 m 处承受
大块石冲击力。由式（21）和式（22）求得张拉索抗弯刚度，利用软件求得初始张拉阶段和施加荷载阶
段张弦梁的最不利内力，结果见表 4。

表 4 张弦梁结构内力计算结果
初始张拉阶段张弦梁最不利内力 施加荷载阶段张拉索索段对张弦梁产生的内力
预应力/kN 弯矩/ (kN∙m ) 剪力/kN 轴力/kN 索段内力/kN 弯矩/（kN·m） 剪力/kN 轴力/kN
115 -230 92 96.6 345 -690 276 289.8
张拉索抗弯刚度 施加荷载阶段荷载对张弦梁产生的内力
-1 ) 2 ) -1 )
m/ ( kg∙m l /m E I /( kN∙m K /( kN∙m 弯矩/kN 剪力/kN 轴力/kN
m
2 2
46.4 10 532.72 88.786 749.68 222.65 84.65
由表 4 可得，张拉索轴向最大拉应力为 193.5 kN，小于其强度设计值 1110 MPa。求得张弦梁最不
利内力后，验算其强度，结果见表 5。

表 5 张弦梁验算结果

弯矩/（kN·m） 剪力/kN 轴力/kN 正应力/（N·mm ） 切应力/（N·mm ）
-2
-2
160.32 145.35 471.05 89.66 < 205 18.82 < 120
④牛腿和立柱设计。利用软件求得牛腿 R 部与 U 部的内力，并计算其截面配筋，结果见表 6。

表 6 牛腿设计结果

F /kN 弯矩/（kN·m） 剪力/kN 受拉钢筋 箍筋 受压钢筋 侧面构造钢筋
s
R 部 253 63.25 253 6 16 12@100 2 16 4 16
U 部 253 63.25 253 6 16 12@100 6 16 4 16

假设立柱在 1/4 和 1/2 处承受大块石冲击力，利用软件求得立柱最不利内力和埋深，并计算配
筋，结果见表 7。

表 7 立柱设计结果
立柱埋深/m 弯矩/（kN·m） 剪力/kN 受拉钢筋 箍筋（四肢箍） 受压钢筋 侧面构造钢筋
5 2849.5 924.09 16 28 12@100 4 18 3 18
⑤竖向预应力锚杆设计。泥石流荷载竖向分力远远小于预应力，故竖向预应力锚杆抗拔力满足
预应力即可。预应力取锚杆钢筋屈服强度标准值的 50%，利用式（30）求得竖向预应力锚杆抗拔力，
并根据规范 ［20］ 求得其截面尺寸，结果见表 8。

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