半椭圆薄壳渡槽：无横向拉杆的创新设计

本文档主要探讨了半椭圆形薄壳渡槽在解决U形薄壳渡槽普遍存在的问题上的创新设计。U形薄壳渡槽由于底部槽身内壁承受过大的拉应力，导致抗裂防渗性能难以满足工程需求，且通常需要设置横向拉杆来改善结构性能，这在设计大型渡槽时带来了一定的挑战。作者针对这一问题，提出了一个不设横向联系杆的半椭圆形薄壳渡槽结构。 半椭圆形设计的关键在于通过调整壳体的几何特性，特别是长轴和短轴的比例，使渡槽的弯矩分布发生变化，从原来的底部受拉变为外部受拉，内部受压，从而减轻底部的拉应力。这种设计方法使得渡槽的抗裂性和防渗性得以增强，从而消除了设置横向拉杆的必要性，拓宽了特大型渡槽的设计可能性。 论文首先从实际应用出发，分析了带横向拉杆的U形渡槽的弯矩与轴力分布，并指出了横向拉杆对于复杂设计的影响。然后，通过理论推导，作者采用脱离体的方法，考虑了水压力、自重和人群荷载等作用力，构建了简化计算模型。利用椭圆壁厚相对较小且剪应力沿壁厚变化不大的假设，推导出了计算椭圆薄壁上剪应力的近似公式，进而计算出任意角度处的剪应力。 通过计算和分析，半椭圆形薄壳渡槽的横向内力得到了优化，这不仅降低了设计难度，还提高了渡槽的整体性能。这对于工程设计者来说是一个重要的参考，特别是在处理大型或特大型渡槽设计时，可以考虑这种新型结构形式，以提高工程的经济性和实用性。 本文的研究成果提供了关于如何通过半椭圆形薄壳结构来改进渡槽设计的技术支持，对提升渡槽结构的稳定性、经济性和可持续性具有显著的实际意义。