今天山東鼎鋒門業(yè)通過對防汛擋水板的使用前景以及施工藝做個簡單的介紹，并通過實驗數(shù)據(jù)對移動式防汛擋水板的結(jié)構(gòu)受力和破壞形態(tài)做出研究。

1 應用前景

防汛擋水板早期起源于西方國家，它具有重量輕輕、堅固耐用、安裝迅速、方便存放的特點，可應用于低下車庫、低洼地區(qū)及其他重要建筑物防洪水保護等方面，今年來已經(jīng)取得了不俗的成就。

2 結(jié)構(gòu)及安全性研究方法

輕型移動式防汛擋水板一般由疊梁板、立柱、支撐、止水橡膠、壓緊裝置、基礎及預埋件等組成，單個構(gòu)件質(zhì)量宜控制50 kg以內(nèi)，以方便人工結(jié)合小型機械操作。通過理論計算和有限元分析與其相互驗證，重點分析輕型移動式防汛擋水板的結(jié)構(gòu)受力和破壞形態(tài)。

安裝時，先將立柱通過螺栓固定在基礎預埋件上，并根據(jù)情況安裝支撐桿；立柱之間安裝疊梁板，每塊疊梁板底部和立柱側(cè)面設有橡膠密封，用豎向緊固裝置和側(cè)向緊固裝置將橡膠壓緊，達到止水密封的目的。

輕型移動式防汛擋水板較傳統(tǒng)的擋水結(jié)構(gòu)體積和質(zhì)量大大減小，為研究其結(jié)構(gòu)安全性，本文以監(jiān)測試驗為主要手段。

3 監(jiān)測試驗方案

試驗件立柱及疊梁板采用6061 - T4鋁合金型材，各力學參數(shù)見表1。

注：鋁合金薄壁構(gòu)件可能出現(xiàn)受壓局部屈曲，表中截面模量已按有效截面折減換算。

試驗分別采用四跨1.6 m高懸臂結(jié)構(gòu)的輕型移動式防汛擋水板和三跨3.0 m高設支撐結(jié)構(gòu)的輕型移動式防汛擋水板進行不同高度靜水作用下的監(jiān)測試驗。監(jiān)測內(nèi)容包括應力和位移，應變監(jiān)測采用VS100系列型振弦表面應變計，位移監(jiān)測采用游標卡尺。

1.6 m懸臂結(jié)構(gòu)采用60 mm厚疊梁板；3.0 m設支撐結(jié)構(gòu)采用120 mm厚疊梁板，柱后中間位置設45°支撐，支撐桿采用60 mm×60 mm×4 mm鍍鋅方管（穩(wěn)定系數(shù)為0.50）。柱腳用2塊290 mm×130 mm×10 mm不銹鋼與柱鋁合金型材以螺栓連接。

4 監(jiān)測分析

4.1 監(jiān)測成果分析

可知，2#柱的內(nèi)力較1#柱大，因此支撐與立柱安裝偏移情況對整個結(jié)構(gòu)體系受力有較大影響。對1#柱不同水位下各監(jiān)測點的應力和位移進行分析。

可知，隨著水位上升，各構(gòu)件應力快速增加，其中以柱腳和支撐應力增加速度快。位移隨著水位上升呈線性增加，當水位超過2.4 m后，柱頂位移增加速度明顯加快，柱中位移依舊呈線性增加。監(jiān)測試驗結(jié)果表明柱腳和支撐所受應力大，易先破壞；擋水高度超過1.5倍支撐點高度后，立柱位移增加速度明顯加快。方法與監(jiān)測成果進行比較。

理論公式分析：采用SM SOL VER軟件分析該結(jié)構(gòu)各部件的受力及位移，并按理論公式計算應力[1-2]，支撐桿還需進行穩(wěn)定系數(shù)驗算。

?4.2 理論分析及有限元驗證

可知，支撐桿實測應力值大于計算應力值，其他部位實測應力值一般略小于計算應力值；支撐安裝有偏移后各部位應力均有增大。經(jīng)分析，支撐桿為受壓桿，桿件的撓曲變形和幾何缺陷（如初彎曲、初偏心）在力作用下將產(chǎn)生彎矩，導致實際應力大于計算應力，故壓桿要考慮穩(wěn)定系數(shù)；當支撐安裝有偏移時，支撐效應減弱，支撐和立柱的應力均有所增大；其他部位的應力受整體協(xié)調(diào)變形影響有偏移所減小。同時，計算結(jié)果表明：有限元值與實測應力更貼近，理論公式值更偏于安全；支撐安裝情況對結(jié)構(gòu)受力影響較大。因此，采用理論公式或有限元方法進行應力計算時，要考慮支撐效應減弱后結(jié)構(gòu)的安全系數(shù)；在實際應用時，支撐安裝面與移動式防汛擋水板要盡可能垂直，并做好支撐兩端的固定。

經(jīng)分析，實際中移動式防汛擋水板為可活動構(gòu)件，受固定螺栓孔加工誤差影響可能產(chǎn)生整體水平位移，受柱底橡膠不均勻壓縮影響可能使產(chǎn)生發(fā)生小角度傾斜，這2個因素將導致實際位移比計算位移大。同時，計算結(jié)果表明：理論計算值雖然大于有限元計算值，其精度也能滿足應用要求；立柱的制作工藝和支撐安裝偏移對結(jié)構(gòu)位移影響較大。因此，在實際應用時，需盡可能減小由立柱制作工藝和支撐安裝偏移產(chǎn)生的位移，并加強結(jié)構(gòu)自身剛度，預留一定位移安全余量，保證結(jié)構(gòu)位移在規(guī)定范圍內(nèi)。

4.3 破壞形態(tài)研究

由有限元分析計算及監(jiān)測成果可知，移動式防汛擋水板的應力在支撐桿、柱腳板較大。破壞試驗將支撐桿更換，觀察其破壞系統(tǒng)。

把3.0 m設支撐結(jié)構(gòu)的支撐桿換成50 mm×50 mm×4 mm鋼管（穩(wěn)定系數(shù)為0.41），在3.0 m水壓下計算應力

試驗中當水位達2.9 m時，安裝有偏移的支撐桿瞬間失穩(wěn)破壞，柱腳臨水側(cè)局部受拉破壞，試驗結(jié)果與理論分析成果基本吻合。

因此在應用時需加強支撐的抗失穩(wěn)設計，適當加厚柱腳板，減小破壞風險。
 

根據(jù)上述研究成果，試驗方案設計的輕型移動式防汛擋水板在擋水試驗下的應力和位移基本滿足相應規(guī)范要求，其受力主要集中在柱腳板、支撐等部位，實際位移受加工誤差、橡膠壓縮等因素影響往往大于理論位移，結(jié)構(gòu)破壞時先破壞支撐結(jié)構(gòu)再拉壞柱腳。如在動載作用下，還要考慮動載增幅系數(shù)、疲勞強度、荷載方向與支撐不在同一平面等影響。因此在實際應用時，需重點加強柱腳板和支撐等結(jié)構(gòu)薄弱部位設計，在保證結(jié)構(gòu)安全性的同時，滿足結(jié)構(gòu)輕便性。

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