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槽结构重要性是依据水流量的大小而定,然而大跨径槽桥合建结构由于跨径增大,恒载、交通活
               载、槽内水共同控制其结构安全。特别是在地震、风荷载等特殊偶然极端荷载作用下,跨径大小对
               于结构总体力学响应起到决定性作用。因此,在概念设计时不仅要考虑水流量的影响,也要考虑跨
               径的影响。参照公路大跨径桥梁结构重要性系数,当跨径大于 150 m 时,槽桥合建结构重要性建议按
               照公路 A 类特殊桥梁考虑,即结构重要性等级为最高,抗震概念设计时采用基于性能的抗震设计方
               法。对于跨径超过 150 m 的槽桥合建结构,其在施工阶段的稳定性推荐参考公路桥梁相关规范进行验
               算。当槽桥合建结构主跨跨径超过 120 m 时,鉴于合建结构投资大、社会影响显著,建议主体结构设
               计使用年限按照 100 年考虑,水利行业规范验算时按照不低于 2 级建筑物考虑。
                   通过前述分析,槽桥合建结构主跨在 50 ~ 120 m 跨径范围以内时,建议采用预应力混凝土连续梁

               或刚构;当跨径范围在 120 ~ 250 m 时,推荐采用钢管混凝土拱槽桥合建结构体系;当跨径大于 250 m
               时推荐采用斜拉管桥合建。大跨径槽桥合建的主跨跨径与输水结构效率系数 LLSI 关系如图 15 所示。
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                                      (kN/m 2 )


                                      LLSI aq/








                                       图 15  槽桥合建推荐的结构体系与输水结构效率系数关系示意



               4  槽桥合建结构内部的流-固耦合效应分析方法

                   槽桥合建结构中,槽中水在极端荷载如地震作用下,产生的晃动和内壁冲击会对结构的局部及
               整体都带来很大的附加响应,特别是当水的流量或跨径很大时,地震效应使槽桥受损风险大大增
               加。因此,在强震区大跨径槽桥合建结构设计时,需重点考虑内部的流-固耦合效应及抗震措施。当
               前,槽内水的流-固耦合效应有两种主要的计算方法:
                  (1)采用流体力学或离散单元方法单独模拟水,槽身部分采用固体力学方法模拟为壳或实体单元                                          [25] ,
               这种计算方法可以精确描述槽身与水接触部分承受的荷载效应,特别是对混凝土结构承受瞬时冲击
               荷载产生的拉应力,对于潜在的开裂区域可以较为准确的预测;但与此同时,由于渡槽结构属于大
               型土木类结构,其几何尺寸大,大规模的流-固耦合计算加之固体结构部分的弹塑性分析,这对计算
               设备要求很高,需要专业的服务器来运算;
                  (2)采用附加质量-弹簧系统来模拟流-固耦合效应,典型模型如 Housner 模型                              [26] ,这种方法是将
               水体理想的看做两部分组成,一部分为产生冲击效应的水体,另一部分为产生晃动效应的水体,两
               种水体的荷载效应构成了流-固耦合效应。这种方法具有物理意义简单,易于土木结构杆系分析的优
               点,主要可计算流-固耦合效应对渡槽结构总体的力学响应的影响。显然,这种方法对于槽身局部的
               受力分析有局限性。
                   鉴于以上两种分析方法的各自特点,在槽桥合建地震效应分析中,总体结构设计可采用附加质
               量-弹簧系统计算,槽身局部冲击效应可采用流体力学方法模拟。





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