1 引言
通過(guò)科研試驗(yàn)提出大型倒虹合理的斷面型式，對(duì)數(shù)學(xué)模型計(jì)算結(jié)果和物理模型試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析，提出合理的結(jié)構(gòu)內(nèi)力計(jì)算方法。
2 科研、試驗(yàn)主要內(nèi)容
南水北調(diào)中線工程總干渠河渠倒虹設(shè)計(jì)流量大、流速小，為使南水北調(diào)倒虹吸的設(shè)計(jì)技術(shù)先進(jìn)、安全且經(jīng)濟(jì)合理，本科研試驗(yàn)以淇河渠倒虹為原型對(duì)大型倒虹進(jìn)行了結(jié)構(gòu)分析研究和結(jié)構(gòu)試驗(yàn)研究。
研究對(duì)象是南水北調(diào)中線145億m3調(diào)水方案的總干渠黃河北～漳河南渠段初設(shè)階段淇河渠道倒虹吸管身。管身為6孔，孔徑6m×6m，3孔一聯(lián)，橫向分為2聯(lián)，順?biāo)鞣较蛎抗?jié)管長(zhǎng)15m.管身材料為300＃砼，彈性模量為3×104mPa，泊松比0.167.倒虹管身地基為粘土巖，彈性模量為30mPa，泊松比0.3，浮容重為10kN/m3，飽和容重為20kN/m3，土的內(nèi)摩擦角25°，管頂填土厚2.6m.
2.1 結(jié)構(gòu)分析研究
2.1.1結(jié)合淇河倒虹初步設(shè)計(jì)進(jìn)行斷面型式選擇
對(duì)倒虹吸4種結(jié)構(gòu)型式（箱型框架、正反拱、正拱和反拱）和五種工況（①河道有水、管內(nèi)無(wú)水；②河道無(wú)水、管內(nèi)有水；③河道無(wú)水、左管有水；④河道無(wú)水、中管有水；⑤河道無(wú)水、右管有水）用矩陣位移法和文克爾假定進(jìn)行了計(jì)算，結(jié)果表明加腋的箱型框架斷面受力較優(yōu)越，而且易于施工，便于管理，且對(duì)各種附加荷載的敏感性較其它三種斷面型式低，并確定了最危險(xiǎn)的工況，論證了結(jié)構(gòu)選型的合理性和可靠性。
2.1.2為了提高設(shè)計(jì)速度和質(zhì)量，編制了“智能化倒虹框架結(jié)構(gòu)分析專用程序”，該程序采用漢字顯示人機(jī)交互的方式，層次清晰、界面友好，具有直觀明了、操作簡(jiǎn)單、輸入工作量小。
自動(dòng)計(jì)算荷載、形成計(jì)算簡(jiǎn)圖、計(jì)算速度快的特點(diǎn)，并能自動(dòng)繪出設(shè)計(jì)所需要的內(nèi)力圖。
2.1.3 研究了地基彈性、溫度變化對(duì)結(jié)構(gòu)內(nèi)力的影響。
2.1.4 對(duì)選定的結(jié)構(gòu)斷面進(jìn)行了二維有限元計(jì)算和二維非線性有限元計(jì)算，用三維有限元對(duì)一節(jié)15m長(zhǎng)的箱形管身進(jìn)行了分析計(jì)算，并將各種方法的計(jì)算成果進(jìn)行了對(duì)比分析。二維非線性有限元方程組求解采用局部弧長(zhǎng)法，利用荷載向量系數(shù)來(lái)控制結(jié)構(gòu)實(shí)際所承受的荷載。
2.2模型試驗(yàn)研究
2.2.1 光彈試驗(yàn)
通過(guò)科研試驗(yàn)提出大型倒虹合理的斷面型式，對(duì)數(shù)學(xué)模型計(jì)算結(jié)果和物理模型試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析，提出合理的結(jié)構(gòu)內(nèi)力計(jì)算方法。
2 科研、試驗(yàn)主要內(nèi)容
南水北調(diào)中線工程總干渠河渠倒虹設(shè)計(jì)流量大、流速小，為使南水北調(diào)倒虹吸的設(shè)計(jì)技術(shù)先進(jìn)、安全且經(jīng)濟(jì)合理，本科研試驗(yàn)以淇河渠倒虹為原型對(duì)大型倒虹進(jìn)行了結(jié)構(gòu)分析研究和結(jié)構(gòu)試驗(yàn)研究。
研究對(duì)象是南水北調(diào)中線145億m3調(diào)水方案的總干渠黃河北～漳河南渠段初設(shè)階段淇河渠道倒虹吸管身。管身為6孔，孔徑6m×6m，3孔一聯(lián)，橫向分為2聯(lián)，順?biāo)鞣较蛎抗?jié)管長(zhǎng)15m.管身材料為300＃砼，彈性模量為3×104mPa，泊松比0.167.倒虹管身地基為粘土巖，彈性模量為30mPa，泊松比0.3，浮容重為10kN/m3，飽和容重為20kN/m3，土的內(nèi)摩擦角25°，管頂填土厚2.6m.
2.1 結(jié)構(gòu)分析研究
2.1.1結(jié)合淇河倒虹初步設(shè)計(jì)進(jìn)行斷面型式選擇
對(duì)倒虹吸4種結(jié)構(gòu)型式（箱型框架、正反拱、正拱和反拱）和五種工況（①河道有水、管內(nèi)無(wú)水；②河道無(wú)水、管內(nèi)有水；③河道無(wú)水、左管有水；④河道無(wú)水、中管有水；⑤河道無(wú)水、右管有水）用矩陣位移法和文克爾假定進(jìn)行了計(jì)算，結(jié)果表明加腋的箱型框架斷面受力較優(yōu)越，而且易于施工，便于管理，且對(duì)各種附加荷載的敏感性較其它三種斷面型式低，并確定了最危險(xiǎn)的工況，論證了結(jié)構(gòu)選型的合理性和可靠性。
2.1.2為了提高設(shè)計(jì)速度和質(zhì)量，編制了“智能化倒虹框架結(jié)構(gòu)分析專用程序”，該程序采用漢字顯示人機(jī)交互的方式，層次清晰、界面友好，具有直觀明了、操作簡(jiǎn)單、輸入工作量小。
自動(dòng)計(jì)算荷載、形成計(jì)算簡(jiǎn)圖、計(jì)算速度快的特點(diǎn)，并能自動(dòng)繪出設(shè)計(jì)所需要的內(nèi)力圖。
2.1.3 研究了地基彈性、溫度變化對(duì)結(jié)構(gòu)內(nèi)力的影響。
2.1.4 對(duì)選定的結(jié)構(gòu)斷面進(jìn)行了二維有限元計(jì)算和二維非線性有限元計(jì)算，用三維有限元對(duì)一節(jié)15m長(zhǎng)的箱形管身進(jìn)行了分析計(jì)算，并將各種方法的計(jì)算成果進(jìn)行了對(duì)比分析。二維非線性有限元方程組求解采用局部弧長(zhǎng)法，利用荷載向量系數(shù)來(lái)控制結(jié)構(gòu)實(shí)際所承受的荷載。
2.2模型試驗(yàn)研究
2.2.1 光彈試驗(yàn)