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特高拱坝预应力闸墩应力分析
摘要：
本文主要探讨了特高拱坝预应力闸墩的应力分析问题。首先，介绍了特高拱坝预应力闸墩的基本情况，并简述了预应力的概念及其作用。接着，对预应力技术进行了深入的研究，重点探讨了预应力的优点和缺点，以及预应力技术在特高拱坝预应力闸墩中的应用。最后，对特高拱坝预应力闸墩的应力分析进行了详细的阐述，包括桥墩的受力特点、应力分析方法以及应力分析结果等方面。通过本文的研究，可以有效提高特高拱坝预应力闸墩的设计水平，增强其安全性能。
关键词：特高拱坝，预应力，闸墩，应力分析
1.引言
特高拱坝预应力闸墩是目前建造复杂水利工程的主流技术之一。其通过采用预应力技术来提高坝体的刚度和承载能力，保证工程的安全性能。预应力技术是一种将预先施加在钢筋或钢束上的张力，以改善混凝土工作状态的工程技术。在预应力技术的支持下，特高拱坝预应力闸墩在设计、建设和使用过程中具有较高的安全性、经济性和可靠性。因此，本文旨在探究特高拱坝预应力闸墩的应力分析，并提出有关的优化建议。
2.特高拱坝预应力闸墩的基本情况
特高拱坝预应力闸墩建筑主要是在特高混凝土承重拱身体结构上设计的一个钢筋混凝土结构。其主要结构特点是：中央为高60米，宽120米的特高混凝土承重拱，两侧各有一道宽60米的开敞式平台，靠墩上承接通道进水口，下则为重力坝坝底。闸墩依托于拱身体结构与重力坝结构相互协作，形成一体化的结构。
3.预应力技术研究
3.1预应力的概念及作用
预应力技术是将预先施加在混凝土构件内部或表面的一种预先拉应力。预应力技术的适用范围非常广泛，它不仅可以提高混凝土结构的承载能力、刚度和变形能力，而且还可以改善混凝土结构的耐久性和抗震性能。
预应力技术的作用包括以下几个方面：
(1)提高混凝土的力学性能，增加结构的承载能力和刚度；
(2)分担混凝土结构的荷载，降低混凝土中脆性裂纹的发展及其损坏的危险性；
(3)提高混凝土结构的耐久性和抗震性能。
3.2预应力技术的优点和缺点
预应力技术的优点主要体现在以下几个方面：
(1)提高结构的承载能力和刚度，使结构更加坚固，并减少了混凝土中的裂缝数量和区位差；
(2)减少了混凝土中的应力变形，提高了结构的变形能力和抗震性能；
(3)提高了结构的使用寿命，减少了结构维修和翻新的频次。
预应力技术的缺点主要体现在以下几个方面：
(1)预应力技术需要施加大量的工作量，施工难度较大，施工周期长；
(2)预应力技术的施工需要特殊的外在设备和仪器，成本较高；
(3)在钢筋或钢束上施加预应力过程中，往往会对环境造成一定的污染。
3.3预应力技术在特高拱坝预应力闸墩中的应用
特高拱坝预应力闸墩使用预应力技术的主要机理在于其可以提高该结构体系的刚度和承载能力。通常，预应力钢筋或钢束首先由预应力锚固件端部进行张拉，张力达到预定值后，把端部的张力固定下来，然后混凝土施工。当混凝土达到一定强度时，锚固件与预应力钢筋开始相互协调的工作。
一些证据表明，特高拱坝预应力闸墩的使用预应力技术可以极大地减少混凝土结构中的脆性裂纹，提高结构的承载能力和刚度。因此，在特高拱坝预应力闸墩设计中，预应力技术被广泛采用，已经成为特高拱坝预应力闸墩建筑的主流技术。
4.特高拱坝预应力闸墩的应力分析
4.1拱墩的受力特点
特高拱坝预应力闸墩的拱墩受力特点是其承受水压和重力荷载两种不同的载荷类型。水压力是由水体对墙体所施加的侧向压力形成的，在实践中常代表为Q，重力荷载由于拱墩上方设有通道和进水口等结构，在统计分析时即要考虑这些结构的荷载，常用加载F表示。
4.2应力分析方法
在特高拱坝预应力闸墩的应力分析中，通常采用的是典型的框架结构分析方法。这种方法通过对拱墩内部各部位节点处的内力进行计算，来判断其承载力和刚度是否满足设计要求。
能有相对比较准确地预计拱墩各个部位节点处的内力，需要掌握以下常用分析与计算方法：
(1)梁法分析法
梁法分析法是通过对拱墩内部各个节点处的截面的截面力进行计算，来确定其内部受力分布情况。这种分析方法要求先假设截面内的应力分布规律，然后利用截面力计算公式计算截面受力的大小，最后得出其内部受力分布图。该方法的主要缺点是不易处理复杂的荷载组合，且受力分布图的精度不够。
(2)有限元法分析法
有限元法分析法是通过建立拱墩内部受力的运动方程来计算其内部受力分布，是目前比较常用的分析方法之一。该方法的主要优点是可以有效处理复杂的荷载组合和变形状态，并且可以预测拱墩的结构变形情况。
4.3应力分析结果
特高拱坝预应力闸墩的应力分析结果主要表现在以下几个方面：
(1)拱墩各个部位节点处的内力分布图；
(2)拱墩承载力与刚度的变化曲线；
(3)拱墩的最大应力和应力集中点分布图。
在实际设计中，需要通过综合考虑加强拱墩的关键部位的设计，来保证特高拱坝预应力闸墩具有