主体段由船厢池、塔柱、顶部的中控室和主机房组成，上下游方向长45.3 m，分成2段，每段长22.65 m，宽42 m。建基面高程为145 m，塔柱顶板高程为240.6 m，上部主机房屋顶高程为258.17 m，建筑物总高113.17 m。
1 塔柱结构布置
塔柱是升船机主体的承重结构，其下端由船厢池U形结构的挡墙支承，顶部由现浇钢筋混凝土梁板结构连接，形成封闭式结构，以增强结构的整体刚度和稳定性。塔柱共有4个(上游为左1、右1，下游为左2、右2)，采用薄壁肋形钢筋混凝土结构。塔柱薄壁结构高度为77 m，单边宽7.75 m。
船厢池为钢筋混凝土U形结构，池长49.3 m(含上、下闸首段)，池内净宽16.5 m，池底高程为149.5 m，底板厚4.5 m，为整体式底板。左侧挡墙顶高程为164.6 m，与下闸首齐平；右侧挡墙顶高程为189.5 m，挡墙外侧为垂直面，以挡住第7孔溢流坝下泄的高速水流，墙最大厚度为12.75 m。
每个塔柱由1个内侧顺水流方向的腹板和4个垂直水流方向的翼缘，以及外侧的3组圈梁组成。腹板、翼缘和圈梁厚均为1 m，在空间上构成了3个平衡重井。塔柱的3组圈梁：1号圈梁位于顶部，高6.6 m，底高程234 m；2号圈梁位于塔柱中部，高5 m，底高程214 m;左侧3号圈梁高30.4 m，位于163.6 m～194 m高程；右侧3号圈梁从右侧挡墙顶部189.5 m至194 m高程，高4.5 m。
塔柱顶部的钢筋混凝土梁板结构，由12根主梁(垂直水流方向)、7根次梁(顺水流方向)以及面板组成。根据机电设备布置及运行的要求，顶板上布置了20个平衡重吊物孔、20个缆绳孔、4个电缆孔、2个窥视孔及1个中控室吊物孔(该孔在大件设备吊入后封堵)。根据结构布置的限制条件和所承受的荷载条件，主梁采用预应力叠合梁结构。塔柱顶板与塔柱整体连接，可提高结构的整体刚度。
在塔柱内侧的上、下游边缘处，设有限位柱；紧靠限位柱的翼缘和腹板的相交处，设有导向柱。限位柱和导向柱各有4根。导向柱和限位柱上布置了船厢导向轨道和锁定装置的基础，它们与整个塔柱结构整体受力，并承受船厢上下移动和锁定时传来的水平或垂直集中荷载。
塔柱顶部是主机房，地面高程240.6 m，屋顶高程258.17 m，其平面尺寸为32 m×50 m。主机房内布置有承船厢运行的机电设备，如：卷筒、锥齿轮箱、低速减速器、平衡滑轮组、安全制动器、制动器液压站、高速驱动装置、整流变、传动柜、控制柜、分屏配电箱等。主机房为框架结构，主框架布置在机房的左、右两侧，各有10个框架柱。在主机层上游，右侧布置有工作桥与坝顶沟通，左侧布置有钢梯与上闸首屋顶相连；在主机层的左右侧及下游侧，均设有2 m宽的外走廊。主机房屋面采用钢网架支承结构。
中控室位于主机房的底部，桩号为下0+097.25 m～下0+105.05 m，楼面高程234.6 m，由2根现浇大梁及其上部的现浇板组成。2根现浇大梁分别位于上游塔柱的下游翼缘、下游塔柱的上游翼缘相对应的位置上，与左右塔柱刚接。
此外，在上、下游塔柱之间和塔柱内部，布置有楼梯、电梯、和交通平台、平衡重轨道、电缆道等。平衡重井井底高程为163.6 m。
2 塔柱结构设计
塔柱结构设计的主要内容是确定结构型式、计算结构应力和位移。设计的主要方法有三维有限元计算和整体结构模型试验。其中三维有限元计算共划分2 182个单元，2 594个节点，模型试验的几何比尺为1∶40。
2.1 结构型式选择
塔柱共进行了以下3种结构型式的比较：顶板铰接塔柱不对称封闭式框架结构、顶板铰接塔柱对称封闭式框架结构以及顶板刚接塔柱不对称封闭式框架结构。对这3种结构型式，都进行了三维有限元结构计算和整体结构模型试验。
根据计算和试验的结果进行分析研究，考虑到塔柱右侧为第7孔溢流坝，右侧挡墙应满足其泄流要求，在满足结构的应力和变位的情况下，降低左侧挡墙可以节省混凝土，因此，选择采用不对称的结构型式。
塔柱型式考虑尽量减少塔柱的变位、塔柱(不包括顶板)的应力条件较好的因素以及考虑塔柱结构比较单薄，体形复杂，又是承重结构，对局部稳定性要求较高，并且顶部主机房内机电设备在运行时对结构的变位要求较高，因此，塔柱与顶板采用刚接型式。
综合比较，最后确定采用顶板刚接塔柱不对称封闭式框架结构型式。
在施工中，塔柱顶部主梁的两端先设置预留槽，以便对主梁进行混凝土预应力张拉，待张拉完毕后，再行封闭。这样，也可避免由于主梁和塔柱柱体整体浇筑产生较大的温度应力。
2.2 三维有限元计算与分析
2.2.1 荷载及其组合
结构设计的荷载及其组合有以下几种情况：
(1)正常工作情况：承船厢带水正常运行，机房桥机为空载状态。荷载有结构自重、机房上部结构荷载、设备荷载、机房楼面活载、侧向工作风压、侧向土压、水压力(按下游最低通航水位154.5 m)等；
(2)非工作情况一(检修情况)：承船厢置于149.5 m高程底板上检修，船厢池内无水。荷载有结构自重、机房上部结构荷载、设备荷载、机房楼面活载、侧向非工作风压、侧向土压、水压力(按下游检修水位163.6 m考虑)。
(3)非工作情况一(洪水情况)：当下游洪水超过最低通航水位162.6 m时，承船厢吊起，沿塔柱内侧导向柱锁定。荷载有结构自重、机房上部结构荷载、设备荷载、机房楼面活载、侧向非工作风压、侧向土压、水压力、船厢锁定力。其中内外水位有2种情况：①内水位187.5 m，右外侧水位183.7 m，内外水位差3.8 m；②内水位186.6 m，右外侧水位189.4 m，内外水位差2.8 m。
(4)竣工情况：土建及机电设备安装完毕，下游假定无水。荷载有结构自重、机房上部结构荷载、设备荷载、机房楼面活载、侧向非工作风压、侧向土压。
对三维有限元计算，上述各种基本的荷载组合，分别考虑左风、右风，以及考虑或不考虑温度，并考虑静力和动力两种情况，共有24种荷载组合(其中检修和竣工情况只考虑静力计算)。
2.2.2 应力成果分析
塔柱的最大应力，一般均出现在塔柱的根部。对左侧塔柱和右侧塔柱的左端，出现在163.6 m高程断面；对右侧塔柱的右端，出现在189.5 m高程。塔柱出现的最大应力见表1(表中拉应力为+,压应力为-)。
表1 塔柱最大应力值表
部位 应力MPa 高程
m
工 况
1 -12.67 163.6 风向右吹，无温度作用，静力计算，检修情况 2 -2.67 170.1 风向左吹，无温度作用，动力计算，洪水情况 3 8.99 163.6 风向右吹，无温度作用，静力计算，洪水情况 4 -2.67 170.1 风向右吹，无温度作用，动力计算，洪水情况 5 -12.48 163.6 风向右吹，无温度作用，动力计算，洪水情况 6 -2.92 170.1 风向左吹，无温度作用，静力计算，检修情况 7 -13.25 189.5 风向左吹，无温度作用，静力计算，检修情况 8 -6.50 194.0 风向左吹，无温度作用，动力计算，洪水情况
塔柱的其他部位，在不考虑温度作用的情况下，基本上都受压，且压应力在-3 MPa以内。考虑温度作用时，出现拉、压应力，但拉、压应力均不大，除顶部239.6 m高程外，其他部位的拉应力一般都在1 MPa以内，压应力一般在-2 MPa以内；239.6 m高程处，除风向右吹、动力计算、洪水情况出现了4.1 MPa的拉应力外，其他情况出现的最大拉应力不超过2 MPa。
塔柱的顶部、底部以外的其他部位，考虑或不考虑动力，对结构应力计算成果的影响均不大。一般而言，不考虑温度作用时，应力差别不大；考虑温度作用时，则压应力减小，拉应力增大，不同的部位，应力变化的幅度是不同的，但应力变化的绝对值一般在0.5 MPa以内。
采用三维有限元应力成果进行塔柱底部或顶部的配筋计算时，考虑了计算成果在结构突变部位的应力集中影响。在这些部位，应力会由于结构的突变而发生突变。塔柱顶部或底部之外的中间段，应力变化则比较平缓。因此，在结构设计时，取底部163.6 m高程以上2 m、顶部240.6 m高程以下4 m处的应力成果作为配筋计算的依据。
此外，塔柱还产生水平向应力，但应力很小。一般情况下，水平拉、压应力均不超过0.4 MPa，个别部位，如结构突变处，产生的最大应力一般不超过1.5 MPa。
2.2.3 位移成果分析
从位移计算成果看，塔柱顶部的最大位移均出现在静力和动力同时作用的洪水情况。
不考虑温度作用的情况下，左侧塔柱顶部以风向左吹时产生的位移最大，x=-8.17 mm(向左)，y=-7.01 mm(向下)；右侧塔柱顶部以风向右吹时产生的位移最大，x=5.94 mm(向右)，y=-5.64 mm(向下)。
考虑温度作用的情况下，左侧塔柱顶部以风向左吹时产生的位移最大，x=-8.18 mm(向左)，y=3.35 mm(向上)；右侧塔柱顶部以风向右吹时产生的位移最大，x=8.69 mm(向右)，y=3.81 mm(向上)。
塔柱的中间部分，当风向右吹时，左侧塔柱均向内弯曲，大多数情况右侧塔柱也向内弯曲，且左侧塔柱的变形较大；当风向左吹时，左右侧塔柱均向内弯曲，且右侧塔柱的变形较大。
塔柱的允许水平位移，参考《钢筋混凝土高层结构设计与施工规程》(JGJ3-91)第4.9.4条关于剪力墙结构的规定，在风荷载作用下，较高装修标准的允许位移限值为u/H=1/1200，按此计算，塔柱顶部的允许水平位移值为80 mm，上述计算结果满足要求。
塔柱的允许垂直位移值，按JGJ3-91第7.3.10条的标准，定为±30 mm，上述计算结果也满足要求。
2.3 整体结构模型试验成果与分析
2.3.1 荷载及其组合
整体结构模型试验的荷载及基本的组合与三维有限元计算相同，但每种基本的荷载组合只考虑左、右风两种情况，共有8种荷载组合。
2.3.2 应力成果分析
以风向右吹为例，塔柱底部各点的应力和最大应力成果见表2。
表2 塔柱底部各点应力及最大应力值表
工 况 高 程m 应 力
MPa 左外 左内 右内 右外 正常情况 163.6(189.5) -3.75 -2.77 -2.01 -0.49 174.0(194.0) -1.62 -2.75 -2.48 -0.31 194.0～203.1 -6.82 - - -7.28 检修情况 163.6(189.5) -2.61 -3.08 -1.84 -0.82 174.0(194.0) -1.36 -2.82 -3.40 -0.44 194.0～203.1 -7.69 - - -8.56 洪水情况 163.6(189.5) -1.54 -2.86 -0.50 -0.85 174.0(194.0) -0.92 -2.67 -2.39 -0.24 194.0～203.1 -6.33 - - -7.27 竣工情况 163.6(189.5) -2.15 -3.08 -1.69 -0.70 ——此文章转载于互联网，文中观点与本网站无关，如有侵权请联系删除
