紅旗渠南古洞渡槽應力變形及穩定性分析

甘 磊，馬洪影，馬澤鍇，江 婷

(河海大學水利水電學院，江蘇 南京 210098)

渡槽是一個由橋梁、隧道或溝渠組成的輸水建筑物[1]，通常需跨越鐵路、公路、河流、山谷等，發揮調水、排洪、排沙、導流和通航等功能[2-5]。但是大部分渡槽修建于20世紀60年代，不少工程已超過或接近設計使用年限[6]。渡槽在長期運行過程中，受自然環境中諸多因素影響[7]，渡槽結構會有不同程度的損傷，甚至存在一定隱患，因此，有必要對此類渡槽開展應力變形及穩定性分析。

在渡槽安全性研究方面，李宗坤等[8]建立了鋼管混凝土拱組合梁渡槽結構的有限元模型，研究了渡槽結構的應力和變形特征。趙瑜等[9]基于三維有限元方法，研究了大型預應力混凝土箱形渡槽的受力性能。吳軼等[10]采用任意拉格朗日-歐拉(ALE)方法分析了大型矩形渡槽、U形渡槽-水耦合體系的動力特性。翟東輝等[11]采用ANSYS軟件計算了渡槽結構破壞前后的應力和變形規律。張伯艷等[12]結合南水北調中線穿黃U形渡槽，研究了渡槽結構的靜、動力反應。胡少偉等[13]采用常微分方程求解器和有限元方法，開展了大型渡槽的動力特性和隔震分析。馬虎迎等[14]根據熱傳導理論，建立了北方地區某簡支封閉矩形渡槽有限元模型，研究了渡槽在冬季運行期溫度應力分布規律。楊樂等[15]考慮到混凝土彈性模量隨濕度的變化和濕脹效應，研究了渡槽槽壁濕度不同擴散深度對渡槽變形及內力性能的影響。

本文針對南古洞渡槽建立三維有限元模型，計算不同工況下渡槽的位移和應力分布；……