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预应力闸墩是保证弧形工作闸门安全运行的关键受力结构。随着我国水利水电事业的快速发展,泄水建筑物的泄洪量不断增大,工作水头不断提高,泄洪孔口尺寸逐渐增大,弧形闸门所承受的推力随之加大,但由于受枢纽布置的限制,闸墩尺寸不能过大,导致普通混凝土结构不能满足应力设计要求,预应力混凝土结构的使用成为必然。然而,当前预应力闸墩拉锚系数普遍偏大,结构形式并不完全合理。当闸墩结构在锚索预应力和巨大弧门推力的共同作用时,闸墩颈部、锚块周边的应力状态复杂而且局部应力值较大的问题尤其突出。近年来,为了改善其应力状态,各种新型预留槽预应力闸墩在实际工程中得到了应用,但在预留槽形状、位置和大小的确定上尚需进行深入系统的研究。 本文结合实际工程设计中遇到的问题,以某水电站溢洪道预应力闸墩中墩为研究对象,探索一种新型的闸墩结构,即在闸墩内设置预留槽的结构形式。采用大型有限元分析软件ANSYS建立预应力闸墩三维有限元模型,研究典型工况下预应力闸墩颈部及关键部位的应力分布状态,通过对溢洪道中墩体型进行优选并对闸墩内设置预留槽的不同形状、位置和尺寸的应力分布计算,分析其对闸墩颈部、锚块周边等关键部位的应力分布的影响,由此确定锚块预留槽的最优位置和尺寸,从而找到合理的闸墩预留槽结构形式。 通过本文的计算研究,对预留槽预应力闸墩的应力分布进行了深入的分析,研究成果可以为类似工程新型预留槽预应力闸墩设计提供参考,具有一定推广应用价值,部分研究成果在设计中得到应用。