[发明专利]一种超高性能混凝土圆形渡槽的设计方法及渡槽

说明书

本发明公开了一种超高性能混凝土圆形渡槽，包括弧形渡槽主体和弧形镂空上盖，所述的弧形渡槽主体位于所述的弧形镂空上盖的下方，所述的弧形渡槽主体的顶端两侧与所述的弧形镂空上盖下端连接。本发明的一种超高性能混凝土圆形渡槽的力学性能优越，自重小，施工速度快，适合大规模工业化生产，具有显著的经济效益。本发明的渡槽的拉杆经过拓扑分析优化，外观更加优美，受力更加合理，使用的材料合理减少，自重降低。

技术领域

本发明涉及建筑材料、水利工程技术领域，尤其涉及一种超高性能混凝土圆形渡槽的设计方法及渡槽。

背景技术

上世纪中期，由于我国落后的水利设施，乡村和城市的发展受到制约，引水灌溉就成为摆脱这种困境的一项重要的工程项目，在这种背景下，渡槽在全国各地开始了大规模的兴建。渡槽的引入，给一些缺水的地区带来长期的水源支持，改善当地的水循环，使得该地区的自然环境得到改善。

目前，我国渡槽的发展呈以下趋势：施工方面趋向于预制厂化，以批量快速生产适应各种流量和各种跨度尤其是大跨度的结构形式。

现有的混凝土渡槽存在以下问题：(1)槽主体自重大导致运输和吊运安装困难。(2)由于普通混凝土强度低，在大型混凝土渡槽往往需要采用三向预应力槽主体结构，无疑增加了施工难度。(3)槽主体耐久性差，常出现渗水导致钢筋锈蚀等问题。

超高性能混凝土是法国科学家研制出的一种超高抗压强度、高耐久性及高韧性的新型水泥基复合材料，具有良好的耐磨性能、耐腐蚀性能对渡槽来说十分有利。

采用超高性能混凝土制备渡槽，能够充分发挥超高性能混凝土抗压强度高、优异耐久性的优势，也是超高性能混凝土工程应用的创新。

发明内容

本发明的目的是为了克服以上现有技术存在的渡槽强自身重大等问题，提供了一种超高性能混凝土圆形渡槽的设计方法及渡槽。

本发明的目的通过以下的技术方案实现：一种超高性能混凝土圆形渡槽的设计方法，其包括以下步骤：

(1)根据水工混凝土结构设计规范对超高性能混凝土圆形渡槽的结构进行设计；

(2)然后对所述的超高性能混凝土圆形渡槽的弧形镂空上盖进行分析和优化；

(2-1)利用Rhino建模软件分别建立弧形渡槽主体模型以及弧形上盖模型；

(2-2)然后利用所述的Rhino建模软件的Ameba插件对所述的弧形上盖进行不同受力情况下的分析，并根据受力分析结果进行拓扑优化；

(2-3)最后根据所述的Ameba插件拓扑优化结果对所述的弧形上盖模型进行镂空设计。

更优的选择，所述的步骤(1)包括以下步骤：

(1-1)确定超高性能混凝土渡槽的截面形状为圆形；

(1-2)根据水工混凝土结构设计规范和水平因数条件，确定超高性能混凝土圆形渡槽的截面尺寸；

(1-3)根据所述的超高性能混凝土圆形渡槽的基本参数、超高性能混凝土参数和钢筋参数计算出所述的超高性能混凝土圆形渡槽具体的混凝土配筋率；

(1-4)根据所述的超高性能混凝土圆形渡槽的自重荷载值、风向荷载和槽内水体的自重，对所述的超高性能混凝土圆形渡槽进行配筋率计算和抗裂验算；

(1-5)根据所述的水工混凝土结构设计规范，计算出所述的超高性能混凝土圆形渡槽的塑性系数；

(1-6)对所述的超高性能混凝土圆形渡槽的各种相应内力进行计算，以判断所述的超高性能混凝土圆形渡槽的可行性。