水工建筑双悬臂结构的运用杨汉峰

杨汉峰

摘要：双悬臂结构在我国的建筑行业中已被广泛应用于水工建筑，在水工建筑业中，单悬臂建筑结构是比较简单的模式，将单侧悬臂的两侧扩展为双悬臂结构，不仅可以承受同等强度，同时双悬臂和单悬臂的内部结构会发生变化。本文分析研究了双悬臂结构在水工建筑领域中的应用，阐述了双悬臂结构的结构和受力特性。希望对同类工程提供参考和帮助。

关键词：双悬臂结构水工建筑建筑结构

1结构受力特点分析

在结构力学计算中，单跨梁（或板）是最简单的结构，且应用最多、最广。例如，梁的两端支撑着一个对称的悬臂梁，并成为双悬臂梁（板）结构。由于悬臂的支撑作用，在相同的外力情况下，简支梁（板）和双悬臂梁（板）的内力和位移都出现了相差甚大的变化，双悬臂梁（板）的中跨弯曲和弯距已经显着降低。当梁（板）受到均匀载荷分布时，其内力和位移的计算公式如表1所示。

表1双悬臂梁和简支梁内力位移的计算

上表中各个符号的物理意义为：q代表作用在梁上的分布力；l表示梁的计算跨度；L表示梁的整体长；m表示悬臂梁的伸长长度；E表示材料的弹性模量，I表示梁的截面扭转距。

2等弯矩双悬臂结构在水工建筑中的应用

当双悬臂梁的内力比显着降低时，如果能够在各种施工结构中合理使用，可以节省大量的资金和建筑材料。自中华人民共和国成立以来，这种结构简单，计算简单，应力明确的结构，可根据当地实际情况适用于各种水工建筑物。实际工程实例已证实：该结构具有安全，稳定，可靠，性价比高的优势。

2.1在修建渡槽工程中的应用

水流通过渠道，山脉，道路，河流，山谷和其他地形都需要渡槽来支撑水工建筑物。它广泛用于灌溉和排水，也可以用于排洪和排沙等，大型渡槽也可以通航。渡槽主要由石块，混凝土和钢筋混凝土等混合建成。当挖沟和冲沟相交时，为了避免淤泥进入河道，可以在渠道上方修筑渡槽来排洪，使得沟壑的水和泥沙能够排出。渡槽是一座运输水资源的建筑物。在桥梁的施工过程中，为防止泥石流的干扰，施工人员应在通道内建造渡槽。渡槽由四部分组成：分别由槽体，渡槽支架，渡槽进出口，基础建筑四部分。由于渡槽的槽身在支架结构中，渡槽的重量和水流冲击力由渡槽支架共同承担，并转移到渡槽基础上，可转移到地基上。由于渡槽的高效便捷的特点，使之成为了一种常见的排水建筑物。

渡槽通常适用于深谷和宽谷的渠道，这里洪水流量很大，渠道跨越广阔的海滩或洼地。它比倒虹吸管水头损失少，导航方便，管理方便。这是最常见的交叉建筑类型。渡槽支架有梁式和拱式两种形式。梁式渡槽放置在沟槽或支架上，其纵向力与梁的纵向力相同，因此称为梁式渡槽。槽体在纵向均布荷载的作用下，槽体一部分被压缩和另一部分受拉伸，所以经常使用钢筋混凝土结构。

为了减少钢筋和水泥的使用量，同时可以使用预应力钢筋混凝土和钢丝网水泥结构。由于两个悬臂结构的跨度较小，为了节省建筑材料也可以使用混凝土建造。现在，中国有大量的双悬臂结构渡槽支架，经过几年的使用后，支架仍能保持良好的运行状态和性能。

3.2双悬臂结构在闸门结构中的应用

如果想要减小弧型闸门主梁的挠度和弯矩，几乎所有的门叶都将采用等弯矩的双悬臂结构，正支腿亦或斜支腿的双悬臂布置作为门叶的主梁支座。因此，闸门结构的受力和自身重量将大大降低，这也使得大坝工程的成本将有效地降低。

在闸门内设置防潮挡水闸，能够支撑壁的墙墩，如采用不同宽度的闸门开启位置，护壁也可分为等弯距的双悬臂装饰形式，均匀分布在水压的作用下，会使其使用的平均材料的内力比单纯支撑板墙的平板自动旋倒式闸门，出现了一些简单的平板自动旋倒式闸门，其中许多都是采用双悬臂的结构进行支撑设计的。

3.3双悬臂结构在挡土墙中的应用

在软地基上修建比重结构较大的挡土墙选用钢筋混凝土结构相对于一般的重力式结构更加的经济合理。作为挡土墙的地基和墙体，其外力主要分布在土体的土重和土壤的侧压力。如挡土墙分段各有一对三角形支架支撑墙体和底板，并根据弯曲双悬臂结构的要求合理地布置支撑间距，那么挡土墙结构的支撑墙体和地基板内力比普通支撑挡土墙的设计远不及内力，因此在材料消耗和建筑成本方面都有所降低。

3.4双悬臂结构在桥梁工程中的应用

双悬臂结构能均匀承受荷载作用力，有效降低施工建筑物在结构跨度内的载荷。所以水工建筑结构应灵活运用双悬臂结构，使双层悬臂结构的作用充分发挥，大大降低了施工成本，节约了建筑材料，由于双悬臂结构的设计简单，抗拉伸能力好，因此常用于各种桥梁水利工程。使用等弯矩双悬臂结构最为普遍。例如，交通桥梁的行人天桥，行车桥，闸坝门上有闭闸门等。除了垂直使用双悬臂梁设计装饰外，跨桥面板还可以尝试切割双悬臂内力结构。对于人行天桥通道，其承载力基本均匀分布，因此采用两个等弯矩的悬臂结构是最合理的。对于动载作用下的桥梁，在悬臂梁上施加车轮荷载P时，在相同荷载作用下的简支梁的负弯矩值很少出现在弯矩切削过程中，如果发现桥梁弯曲组合的生产重量函数的平均分布，如双悬臂梁结构的弯曲与梁结构相比，前者仍然良好。如果桥梁用一对纵梁支撑桥面板，则也可以调整纵梁的适当间距，使得横桥面板可以设计成具有相等弯矩的双悬臂结构。中国已广泛应用次结构与渡槽，桥梁，管道和其他水工结构。经过多年实践检验，还没有发现任何故障和不可靠性事故。

3.5双悬臂结构在其他方面的应用

双悬臂结构应用于我国水利工程中的输水管道，水利工程的输水管及水电站水压钢管，当以不连续的集流管为支撑时，为减小运行的纵向弯矩，选用并设计弯矩双悬臂布置是合适的。以工程中的反虹输水管为例，是一种双孔钢丝网结构的压力管道，每个管套都采用一对环箍加固，纵向和底座为横向环箍，采用弯曲双悬臂支撑方式，至今仍然可以正常使用运行。等弯矩双悬臂结构在力学理论中属于简支静定结构，其结构容易计算，受力分析简单，性能安全、可靠。

4结语

综上所述，随着科学技术的发展和进步、人民生活质量的不断改善，对电力，水利的能源需求也在日益增加，所以水工建筑的建设水平非常的关键和重要。由于水利工程的施工周期长、工艺复杂，时间紧，强度大等原因的影响，并且建设过程极易受到自然因素影响。所以在水工建筑中采用双悬臂结构，能够有效增强结构支架的承受力，增加水工建筑物的周期，也使其安全性能得到提高，因此对于水工建筑的管理水平和施工水平的要求更加苛刻。水工建筑的建设要立足于科学技术为基础，加强施工管理人员的业务能力，建立并完善相关的规章管理制度，进一步提高水利工程的水平，促进我国水利建筑的发展和进步。

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