升船机高耸塔柱与高架通航渡槽变形协调连接方法技术

本发明专利技术公开了一种升船机高耸塔柱与高架通航渡槽变形协调连接方法。它包括在升船机高耸塔柱与高架通航渡槽连接处设置滑动铰支座和止水结构；确定滑动铰支座的滑动摩擦系数μ，使滑动铰支座在风荷载和小震荷载作用下无位移；确定止水结构沿高架通航渡槽水流方向的宽度L，使止水结构在风荷载和小震荷载作用下不被破坏；确定连接处滑动铰支座在中震荷载作用下横向允许的最大滑动位移d

【技术实现步骤摘要】
升船机高耸塔柱与高架通航渡槽变形协调连接方法


[0001]本专利技术属于大型通航建筑物设计
，具体涉及一种升船机高耸塔柱与高架通航渡槽变形协调连接方法。

技术介绍

[0002]在200m级及以上通航水头的高山峡谷地区布置通航建筑物，一般采用分级垂直升船机对通航水头进行水头划分。单级升船机建基面较低且提升高度较大，在紧挨升船机的人工边坡或自然边坡部位，一般需要采用高架通航渡槽与垂直升船机相连接。例如构皮滩通航建筑物通航渡槽最高支墩高度约100m，体系刚度小且上部质量大，风振及地震荷载作用下动力响应较为显著。同时，与其连接的第二级垂直升船机，横向刚度相对较大，两者自振频率的差异性导致在地震等动力荷载作用下其横向变形存在反向的可能。而高架通航渡槽中存储用于船舶航行的水体，因此水密性要求较高，高架通航渡槽与升船机塔柱之间必须采用止水结构进行有效封堵，现有的止水结构适应纵向变形的能力较强但适应横向剪切变形的能力较弱。
[0003]高架通航渡槽梁与升船机塔柱和渡槽支墩之间，现有的连接方案有简支及固定两种不同的方案。若采用简支方案，高架通航渡槽与升船机之间的刚度差异可能导致地震等荷载作用下高架通航渡槽与升船机的反向横向变形，从而致使两者之间的相对位移远大于一般止水能够适应的剪切变形。若采用固定方案，则升船机在地震荷载作用下产生的横向位移会加大高架通航渡槽梁的次生应力。由于高架通航渡槽与升船机的结构刚度和动力特性存在着显著的差异，高架通航渡槽和升船机在可变荷载和偶然荷载的作用下两者在横向上的位移不同。
[0004]为了实现通航目标，高架通航渡槽和升船机之间必须要相互连接且保证渡槽中的水不会从两者的连接处泄漏。直接将高架通航渡槽和升船机在横向完全约束虽然能保证在风荷载和地震荷载作用下两者连接处的止水结构在横向无相对变形，但由于两者动力特性之间的差异，这种连接方式将导致在受到诸如地震之类的偶然荷载时结构安全不能得到保证；若将高架通航渡槽和升船机在横向不约束，则两者在风荷载的往复作用下会在横向产生连续变化的相对位移，这无疑增加了高架通航渡槽与升船机之间止水结构的选择要求。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的就是为了解决上述
技术介绍
存在的不足，提供一种升船机高耸塔柱与高架通航渡槽变形协调连接方法。
[0006]本专利技术采用的技术方案是：一种升船机高耸塔柱与高架通航渡槽变形协调连接方法，包括以下步骤：
[0007]S1：在升船机高耸塔柱与高架通航渡槽连接处设置滑动铰支座和止水结构；
[0008]S2：计算升船机高耸塔柱与高架通航渡槽在风荷载、小震、中震和大震荷载作用下两者的最大相对位移差分别为两者的最大相对位移差分别为和计算高架通航渡槽和升船机高耸
塔柱在横向通过滑动铰支座连接的状态下受到风荷载和小震荷载作用下连接处的最大横向滑动铰支座反力分别为和及最小竖向滑动铰支座反力根据和确定连接处的约束刚度k，根据和确定滑动铰支座的滑动摩擦系数μ，使滑动铰支座在风荷载和小震荷载作用下无位移；根据μ、k和止水结构的极限剪切应变γ，确定止水结构沿高架通航渡槽水流方向的宽度L，使止水结构在风荷载和小震荷载作用下不被破坏；
[0009]S3：根据μ、和k确定连接处滑动铰支座在中震荷载作用下横向允许的最大滑动位移d
m
，使滑动铰支座在中震荷载作用下不被破坏；
[0010]S4：计算升船机高耸塔柱与高架通航渡槽的连接处在大震荷载作用下因滑动铰支座最大滑动位移d
m
的限制而导致其无法达到在横向自由状态下的最小相对位移差U所对应的约束位移δ，其中，(通常情况下，大震作用下升船机高耸塔柱与高架通航渡槽最小相对位移差U大于中震作用下升船机高耸塔柱与高架通航渡槽最大位移差因此可保守取中震作用下升船机高耸塔柱与高架通航渡槽最大位移差)，根据约束位移δ和约束刚度k确定使滑动铰支座被破坏的最小剪力F，使滑动铰支座在大震荷载作用下被破坏，避免高架通航渡槽发生破坏。
[0011]升船机高耸塔柱与高架通航渡槽在风荷载、小震、中震和大震荷载作用下两者的最大相对位移差和分别通过以下公式确定：
[0012][0013][0014][0015][0016]其中，升船机高耸塔柱与高架通航渡槽在风荷载、小震、中震和大震荷载作用下位移差随时间t变化的函数分别为U
w
(t)、U
es
(t)、U
em
(t)和U
el
(t)，由于每类荷载可能会选取多个动荷载时程，因此i,j,k和l分别为所选取的四类荷载对应的动荷载时程数目。
[0017]约束刚度k由下式确定：
[0018][0019]其中，i,j分别为风荷载、小震荷载对应的动荷载时程数目，F
w
(t)、F
es
(t)分别为升船机高耸塔柱与高架通航渡槽在横向处于固定铰接状态下分别受到风荷载、小震荷载作用下连接处铰支座在横向上产生的支座反力随时间t的变化函数。
[0020]当风荷载作用于升船机高耸塔柱与高架通航渡槽上时，为了保证升船机高耸塔柱与高架通航渡槽连接处止水结构在风荷载作用下横向无剪切变形，滑动铰支座的滑动摩擦系数μ满足下式：
[0021][0022]当小震荷载作用于升船机高耸塔柱与高架通航渡槽上时，为了保证升船机高耸塔柱与高架通航渡槽连接处止水结构在横向不被破坏，止水结构沿高架通航渡槽水流方向的宽度L满足下式：
[0023][0024]其中，γ为止水结构在不被破坏时的极限剪切应变。
[0025]d
m
的取值范围由下式确定：
[0026][0027]其中，d
m
的取值不宜与上式的上下限过于接近。
[0028]约束位移δ通过以下公式确定：
[0029][0030]控制大震荷载作用下连接处滑动铰支座在剪力的作用下被破坏，滑动铰支座的被破坏的最小剪力F的计算公式为：
[0031]F＝k
·
δ。
[0032]本专利技术中，小震、中震和大震的定义可参照《建筑抗震设计规范》(GB 50011
‑
2010)确定，根据规范可确定小震、中震和大震对应的地震烈度，结合结构的区域的实际情况可以确定这三种情况下的地震荷载。
[0033]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0034](1)当风荷载小震作用于高架通航渡槽与升船机上时，两者连接处的止水结构不能破坏，同时滑动铰支座在横向应当处于可以自由滑动的状态，即在横向上仅有滑动铰支座的摩擦力阻碍滑动铰支座的移动；
[0035](2)当中震作用于高架通航渡槽与升船机上时，连接处的止水结构可以破坏，而此时连接处的滑动铰支座应当达到可滑动的最大限制位移；
[0036](3)当大震作用于高架通航渡槽与升船机上时，为了保证通航渡槽的安全，连接处的滑动铰支座应当在地震荷载的作用下横向受到破坏并解除约束，从而避免通航渡槽因受到较大的横向剪力本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种升船机高耸塔柱与高架通航渡槽变形协调连接方法，其特征在于：包括以下步骤：S1：在升船机高耸塔柱与高架通航渡槽连接处设置滑动铰支座和止水结构；S2：计算升船机高耸塔柱与高架通航渡槽在风荷载、小震、中震和大震荷载作用下两者的最大相对位移差分别为的最大相对位移差分别为和计算高架通航渡槽和升船机高耸塔柱在横向通过滑动铰支座连接的状态下受到风荷载和小震荷载作用下连接处的最大横向滑动铰支座反力分别为和及最小竖向滑动铰支座反力根据和确定连接处的约束刚度k，根据和确定滑动铰支座的滑动摩擦系数μ，使滑动铰支座在风荷载和小震荷载作用下无位移；根据μ、k和止水结构的极限剪切应变γ，确定止水结构沿高架通航渡槽水流方向的宽度L，使止水结构在风荷载和小震荷载作用下不被破坏；S3：根据μ、和k确定连接处滑动铰支座在中震荷载作用下横向允许的最大滑动位移d
m
，使滑动铰支座在中震荷载作用下不被破坏；S4：计算升船机高耸塔柱与高架通航渡槽的连接处在大震荷载作用下因滑动铰支座最大滑动位移d
m
的限制而导致其无法达到在横向自由状态下的最小相对位移差U所对应的约束位移δ，根据约束位移δ和约束刚度k确定使滑动铰支座被破坏的最小剪力F，使滑动铰支座在大震荷载作用下被破坏，避免高架通航渡槽发生破坏。2.根据权利要求1所述的升船机高耸塔柱与高架通航渡槽变形协调连接方法，其特征在于：升船机高耸塔柱与高架通航渡槽在风荷载、小震、中震和大震荷载作用下两者的最大相对位移差和分别通过以下公式确定：分别通过以下公式确定：分别通过以下公式确定：分别通过以下公式确定：其中，升船机高耸塔柱与高架通航渡槽在风荷载、小震、中震和大震荷载作用下位移差随时间t变化的函数分别为U
w
(t)、U
es
(t)、U
...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋志忠，陈小虎，王中伟，张开来，吴俊东，王程，雷辉光，赵斌，吴经干，
申请(专利权)人：贵州乌江水电开发有限责任公司构皮滩电站建设公司，
类型：发明
国别省市：