水工建筑双悬臂结构的运用

1.引言

水工建筑施工技术是一个特别全面的领域，在施工过程中，工程师需要具备制定更完整的水工建筑施工计划的经验，以更好地解决水工建筑施工过程中存在的问题。尽管双悬臂结构具有许多优点，然而在应用双悬臂结构时仍然存在许多问题，例如双悬臂结构的模板施工不科学，并且结构重量超过了双悬臂结构的强度。如果水工建筑施工力度超过双悬臂结构的强度，则双悬臂结构的底部将出现不同程度地破裂，从而影响双悬臂结构的有效性。

2.水工建筑的施工现状

水工建筑施工的复杂水环境，增加了施工难度，而水工建筑结构的稳定性和安全性尤为重要。水工建筑的首要考虑因素是建筑材料的性能，以避免在以后的运行中发生各种安全事故。在投入使用之后，随着使用时间的增加，水工建筑经常会遇到诸如混凝土开裂、沉降不均匀以及泄漏等问题，导致这些问题的原因各不相同。与典型建筑物相比，水工建筑物主要是大体积混凝土结构，如果结构施工不合理，则可能会在内部和外部之间产生较大的温差，并导致混凝土收缩，造成水工建筑会破裂。如果不对裂缝进行加固或修复，裂缝将变得很严重并影响整个建筑物的耐久性。水工建筑物基础的不均匀沉降直接影响到整个建筑物的稳定性和安全性问题，主要原因是对基础的不良地质影响，例如，水工建筑经常遇到软土地基。如果不采取必要的措施进行软土地基的加固处理，直接压实软土地基，将会导致沉降问题并增加水工作业的安全风险。泄漏问题主要是由于建筑物本身的建筑周围的水环境长期受到侵蚀，提倡对在建筑中使用更高要求的防水材料，并在必要时采取必要的防水措施，以防止泄漏，减少由于泄漏问题造成的损坏。

3.双悬臂结构内力特点

如果简支梁的两端在支撑件外部对称地延伸悬臂的一部分，则成为双悬臂的简支梁（板）结构。由于悬臂的作用，在相同的均匀载荷和外力条件下，与简支梁（板）相比，双悬臂（板）的内部和位移将发生显着变化。前者具有中等的弯曲距离，挠度大大减小。以承受均匀载荷的梁（板）为例，其内力和位移的计算公式如下表1 所示，显示了双悬臂和简支梁的内力比较。

表1 双悬臂梁和简支梁内力对比

通过分析方程式，不难发现悬臂的外部伸长直接影响梁的内力。计算得出具有相等弯矩的双悬臂梁系数λ ≈0.354，将简支梁的内力计算公式与等弯矩双悬臂梁的内力计算公式进行比较可以看出，在相同载荷和等梁长的条件下，前者的弯矩绝对值是后者的5.84 倍。

4.双悬臂结构在水工建筑施工中的应用

与简支梁相比，双悬臂梁的内力大大降低，如果可以合理地用于各种建筑结构中，则可以节省大量建筑材料和金钱。该结构易于计算并且具有清晰的受力，根据当地情况用于各种水工建筑。实践证明，双悬臂施工经济、合理，且安全可靠。

4.1 在桥梁施工中的应用

双悬臂结构可以均匀地承受载荷，结构的跨中可以有效地降低建筑的承载力，因此，水工建筑物必须灵活地使用双悬臂结构，充分发挥双悬臂结构的优势。双悬臂结构施工简单，功能强大，因此，经常用于各种桥梁的水利工程中。比较常见的是使用具有相等弯矩的双悬臂结构，例如，用于打开和关闭水坝闸的交通桥、行人桥和工作桥。水平桥面板除了在垂直方向上采用双悬臂梁的施工和装饰外，还可以选择减少双悬臂内力的结构。在人行天桥中，使用具有相等弯矩的双悬臂结构是最合理的，因为其承载力基本上是均匀分布的载荷。对于动载荷下的行车桥，当车轮载荷P 作用在悬臂上时，负弯矩值小于简单地由支撑梁承受的相同载荷的正弯矩的减小量（前者为-0.207 PL，后者为+0.207 PL），当检查由桥重的均匀分布引起的相等弯矩的组合时，与简支梁结构相比，具有相等弯曲距离的双悬臂结构仍然是有利的。

如果桥梁使用一对纵梁来支撑桥面结构，则通过适当调整桥面的间距，横向桥板也将具有相等弯矩的双悬臂结构，在我国被广泛用于各种水工建筑，例如闸门、水坝、渡槽、桥梁和管道，经过多年的实践测试，尚未发现该结构不稳定或不可靠的案例出现。由于双悬臂结构在两端具有相等的弯矩时的悬臂作用，结构物能均匀地承担载荷。因此，根据当地情况采取措施并使用柔性水工建筑可以大大节省水泥和钢材，并降低工程成本。等弯矩双悬臂结构仍然是一种简单支撑的静定结构，其结构计算简单，作用力清晰，安全可靠。

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