装配式钢塑复合综合管廊结构优化与仿真分析

发布时间：2021-03-20 08:32

　　针对整体现浇或预制式混凝土管廊存在环境影响大、施工质量不易保证、节段吊装重量受限制、接缝多、施工工期长等问题,提出一种新型装配式钢塑复合综合管廊结构.根据弹性力学理论计算片状模塑料（sheet molding compound, SMC）平板的最大应力和最大变形,利用ANSYS有限元仿真软件对其进行形状优化,建立综合管廊的三维模型,分析管廊填埋时的力学性能,并运用应变电测技术对管廊填埋过程进行现场测试.结果表明:装配式钢塑复合综合管廊满足设计要求,可应用于实际工程中. 

【文章来源】：扬州大学学报(自然科学版). 2020,23(04)北大核心

【文章页数】：6 页

【部分图文】：

装配式钢塑复合综合管廊

图1 装配式钢塑复合综合管廊表1 SMC平板计算结果Tab.1 Results of SMC plate calculation 位置 尺寸/m σmax/MPa ymax/mm 上面 1.0×1.00.5×0.5 104.4624.95 206.6311.79 侧面 1.0×1.0 94.33 175.96

利用优化后的SMC弧形板建立管廊三维模型, 对管廊试验段的一节进行仿真分析.试验采用四面体网格,节点数为2 138 446个, 单元数为1 073 002个.管廊弧形板和钢结构通过螺栓连接, 两者间的接触设置为绑定;管廊上端自由,底部固定在混凝土敷设基础上,底部设置为固定约束,弧形板两端设置为位移约束和无摩擦约束.管廊结构上的荷载为永久荷载,包括管廊结构自重W、土的侧向和竖向压力、侧面SMC板所受下曳力, 按埋深5 m(位于地下水位以上)进行加载, 管廊受力分析如图4所示.竖向土压力Fsv,k=γsHs, 式中回填土重度γs=19 kN/m3, Hs为管廊覆土厚度(m); 侧向土压力Fep,k=Kaγsz, 式中主动土压力系数Ka=1/3, z为地面至计算截面处的深度(m); 下曳力q3=μ(Fep,k1+Fep,k2)/2, 式中管廊壁与回填土的摩擦因数μ=0.25, Fep,k1与Fep,k2分别为管廊顶部与底部的侧向土压力.图5为管廊结构的应力和变形云图.由图5可知, 管廊钢结构的最大应力为131.89 MPa, 位于上面工字钢与侧面工字钢的连接处; 弧形板的最大应力为32.499 MPa; 管廊整体的最大变形为5.66 mm, 均位于顶部1.0 m×1.0 m SMC板弧面与平面的过渡处.

【参考文献】：
期刊论文
[1]静水荷载作用下矩形薄板力学特性研究及其应用[J]. 高俊,党发宁,李海斌,马宗源,任劼.  应用力学学报. 2018(05)

硕士论文
[1]综合管廊交叉节点设计优化研究[D]. 张智贤.北京建筑大学 2019
[2]预制拼装综合管廊管片接缝橡胶密封垫的长期性能与截面优化研究[D]. 姚润樾.华南理工大学 2019
[3]基于有限元的增强塑料埋地结构件关键技术研究[D]. 宋佳.扬州大学 2015



本文编号：3090692