Page 32 - 水利学报2021年第52卷第11期

表 8 竖向预应力锚杆设计结果
抗拔力/kN 锚固体直径/mm 锚固段长度/m 锚杆总长度/m 锚杆面积/mm 2 钢筋
377 120 6 10 72.78 1 18
⑥基础梁设计。利用软件求得基础梁内力，并计算配筋，结果见表 9。
表 9 基础梁设计结果
F /kN 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 局部受压计承载力/kN
l
180 720 360 10 22 12@150 4 22 6 18 F = 123 < 325
l
2
2
由表 3 可知，竖杆正应力为 7.8 N/mm 远小于切应力 75 N/mm ，这表明竖杆易发生剪切脆性破
2
坏。由表 5 可知，在直径 1.7 m 的大块石作用下张弦梁最大正应力和剪应力分别为 89.66 N/mm 和
18.22 N/mm ，均小于相应的强度设计值。这表明将张弦梁结构应用于泥石流拦挡坝中，可以提高防
2
治 结 构 的 抗 冲 击 性 能 ， 保 障 结 构 的 安 全 。 由 表 7 可 知 ， 立 柱 内 力 最 大 ， 弯 矩 和 剪 力 分 别 为
2849.5 kN∙m 和 924.09 kN。立柱作为新型地锚张弦梁式泥石流格栅坝最重要的受力构件，破坏将危
及整个结构的安全，后果严重。以后工程应用中可借鉴抗震设计中的“强柱弱梁”概念，考虑承载力
储备，保证结构的安全性。
4.3 有限元模拟验证
4.3.1 构件简化计算合理性验证 为 更 直 观 的 了 解 新 结 构 各 构 件 间 的 相 互 作 用 和 荷 载 分 配 传 递 规
律 ， 模 拟 结 构 在 泥 石 流 荷 载 作 用 下 的 整 体 受 力 ， 采 用 SAP2000 软 件 建 立 了 新 型 地 锚 张 弦 梁 式 泥
石 流 格 栅 坝 有 限 元 模 型（见 图 21）。 新 结 构 有 限 元 模 型 由 空 间 梁 单 元 和 索 单 元 组 成 ， 二 者 均 可 在
Frame Element 模 块 中 实 现 。 构 件 采 用 框 架 截 面 和 索 截 面 ， 并 根 据 算 例 中 的 截 面 尺 寸 进 行 参 数 定
义 。 新 结 构 立 柱 和 底 层 竖 杆 与 基 础 梁 现 浇 ， 故 将 二 者 与 基 础 的 连 接 定 义 为 固 定 支 座 ； 竖 杆 和 张
弦 梁 螺 栓 连 接 ， 张 弦 梁 两 端 通 过 滑 移 支 座 与 牛 腿 连 接 ， 撑 杆 通 过 销 轴 节 点 和 索 球 节 点 分 别 与 张
弦 梁 和 张 拉 索 连 接 。 将 竖 杆 与 张 弦 梁 、 张 弦 梁 与 牛 腿 、 撑 杆 与 张 弦 梁 和 张 拉 索 的 连 接 定 义 为 铰
接 ， 并 对 端 部 进 行 扭 矩 和 弯 矩（T、M 和M ）的 释 放 处 理 。 新 结 构 的 变 形 协 调 突 出 表 现 在 各 榀 张
2 3

第 5 榀张弦梁

轴力/kN

第 5 层竖杆

x/m
图 21 新型地锚张弦梁式泥石流格栅坝有限元模型 图 22 张弦梁轴力
100
100
80
50 60
剪力/kN 0 （kN · m） 40
20
-50 弯矩/
0
-20
-100
-40
0 2 4 6 8 10 0 2 4 6 8 10
x/m x/m
图 23 张弦梁剪力 图 24 张弦梁弯矩

— 1290 —