本發(fā)明屬于水工弧形鋼閘門布置技術領域，具體地說，涉及一種弧形鋼閘門縱向框架支臂合理布置的簡明圖表法。

背景技術：
弧形閘門支臂布置的合理與否直接關系到整體結(jié)構(gòu)的安全性及經(jīng)濟性。針對弧門支臂布置的問題，我國現(xiàn)行《水利水電工程鋼閘門設計規(guī)范(SL74-2013)》僅規(guī)定按等載原則布置，并且還要求“盡量減小縱向框架平面內(nèi)支臂的彎矩，使支臂更接近單向偏心受壓桿件”，但沒有具體可行的方法，大量工程實踐表明按規(guī)范法布置的支臂存在以下問題：a)縱向主梁上懸臂段過長，導致結(jié)構(gòu)整體剛度下降；b)縱向主梁在與支臂的連接處橫截面轉(zhuǎn)角較大，使支臂在縱向平面內(nèi)產(chǎn)生較大的彎矩而發(fā)生雙向偏心受壓，從而降低結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性。為克服規(guī)范布置方法的缺點，使支臂更接近單向偏心受壓桿件，王正中、劉計良以支臂端部角位移為零，按結(jié)構(gòu)力學法將縱向曲梁框架簡化為直梁提出了表孔及深孔弧門支臂結(jié)構(gòu)的合理布置方法，但因其把曲梁簡化為直梁產(chǎn)生較大誤差，如a)把弧門縱向曲梁簡化為連續(xù)直梁；b)原先受線性荷載作用的曲梁被展成直梁后水荷載不再是線性；c)不能考慮縱向主梁與支臂的相互作用；d)僅給出了表孔及深孔弧門兩種典型特殊情況，而更普遍的不同水頭下的潛孔弧門的布置仍無法可循?；诳臻g有限元理論以弧門支臂在縱向框架內(nèi)支臂端彎矩為零建立弧門縱向框架結(jié)構(gòu)模型并考慮主縱梁和支臂的相互作用來布置弧門的支臂結(jié)構(gòu)。

技術實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于克服上述技術存在的缺陷，提供一種弧形鋼閘門縱向框架支臂合理布置的簡明圖表法，分別采用規(guī)范方法、結(jié)構(gòu)力學法和有限元法對其合理結(jié)構(gòu)布置進行了研究。首先，采用直梁法依據(jù)柱端無轉(zhuǎn)角推導出了弧門支臂在縱向框架內(nèi)合理布置的統(tǒng)一理論公式，同時依據(jù)柱端彎矩為零采用空間有限元法研究了支臂的合理布置。其次，對比評價了756種根據(jù)規(guī)范方法、直梁法和有限元法的布置結(jié)果。本發(fā)明的方法二支臂弧門的材料節(jié)省率為[32.63，47.58](％)和三支臂弧門的材料節(jié)省率為[21.61，30.01](％)。其具體技術方案為：一種弧形鋼閘門縱向框架支臂合理布置的簡明圖表法，包括以下步驟：采用三維有限元法中的APDL語言編程建立弧門縱向框架結(jié)構(gòu)模型；以規(guī)范布置的結(jié)果為初值，以布置點位為變量，利用ANSYS14.0的APDL語言編寫計算程序，并提取支臂底端的彎矩值，當該彎矩值為零時計算終止，此時的支臂布置結(jié)果即為有限元法的合理布置結(jié)果，所述結(jié)果以a/H為橫坐標，以支臂的布置位置為縱坐標進行繪圖，得到弧門支臂在縱向框架內(nèi)布置的簡明圖表，直接供工程設計人員使用。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明提供一種弧形鋼閘門縱向框架支臂合理布置的簡明圖表法，能夠解決水工弧形鋼閘門由于結(jié)構(gòu)布置不當使支臂雙向偏心受壓而導致整體穩(wěn)定性嚴重降低的問題。本發(fā)明方法二支臂弧門的材料節(jié)省率為[32.63，47.58](％)和三支臂弧門的材料節(jié)省率為[21.61，30.01](％)。采用本發(fā)明的有限元方法布置的弧門縱向框架支臂結(jié)構(gòu)不僅安全經(jīng)濟，而且可為閘門...