圆筒状地下车库内力及变形数值模拟分析

发布时间：2017-04-16 00:24

  本文关键词：圆筒状地下车库内力及变形数值模拟分析，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着我国城镇化和现代化进程不断推进,地面交通拥堵和停车难问题变得日益突出,如何在城镇紧张的土地资源背景下发展和扩大停车空间显得尤为重要。某新型垂直地下车库采用圆筒状地下连续墙—内环状楼板支撑组合围护形式,该种类型的车库在国内外还较为少见,目前对于二者共同作用机理和性状的研究还落后于实践。因此,对该类型车库进行围护结构的受力变形分析和各种因素对围护结构的应力、位移的影响等研究很有必要,得出的结论有利于指导地下车库的设计和施工。本文在查阅大量相关文献和该类型地下车库设计资料的基础上,结合某圆筒状地下车库工程项目工程实际,主要开展以下工作:本文对圆筒状地下车库的工程特点进行了总结与论述,分别从设计和施工等方面介绍了两种圆筒状地下车库结构类型,不同的围护类型适用于不同的停车条件。在总结以往成果基础上,讨论了地下车库土压力设计计算理论。由于土体介质的复杂性和时效性,本文从土体本构关系、地下连续墙和环状楼板的模型以及二者与土体的接触面模型出发,考虑把土体、围护墙体和水平环板支撑看作空间三维整体,采用数值模拟软件ABAQUS对围护体系进行有限元模拟。主要对不同开挖工况下的基坑底部土体隆起、围护结构的变形及应力变化等相关内容进行计算。研究了施工过程、围护墙体弹性模量、土体模量及环板刚度变化时对围护墙体和环状楼板内力及变形的影响,并探讨了其变化的规律。根据模拟结果给出了工程设计和施工过程中相应的应对措施。通过将圆筒状围护结构和环状楼板作等效简化,考虑采用圆拱效应等效支撑的方法对圆筒状地下车库进行设计计算,从围护结构中内支撑的轴力、围护桩顶水平位移和围护结构底层位移、桩身弯矩等角度对基坑桩撑围护进行分析,找出数据反映的内力及变形变化的趋势和规律,对其作用机理进行初步探讨,并与数值模拟结果作对比和研究。最后简要模拟了圆筒状地下车库在地震荷载作用下的动力响应,对地下车库的抗震设计具有参考价值。本文结合某圆筒状地下车库的工程实践,从数值模拟和设计计算两个方面分析研究圆筒状围护墙体—内环板支撑体系的应力和变形在开挖过程中的变化特性。由于围护墙体和环状楼板的共同作用,可以有效控制围护结构变形,提高基坑的稳定性,研究成果希望能对圆筒状地下车库的设计与施工起到借鉴作用。
【关键词】：地下车库 圆筒状围护 环板支撑 数值模拟 设计计算
【学位授予单位】：河南工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU93
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-12
• 第1章 绪论12-28
• 1.1 选题背景及研究意义12-13
• 1.2 圆筒状围护结构研究现状13-26
• 1.2.1 圆筒状围护结构介绍及其特点13-15
• 1.2.2 圆筒状围护结构的受力变形性状15-16
• 1.2.3 圆筒状围护结构的数值方法16-18
• 1.2.4 圆筒状围护结构内力和变形计算分析方法的研究18-24
• 1.2.5 圆筒状围护结构稳定性研究24-26
• 1.3 本文主要研究内容26-27
• 1.4 本文主要创新点27-28
• 第2章 圆筒状地下车库综述28-34
• 2.1 地下车库简介28-31
• 2.1.1 地下车库的形式及其特点28-29
• 2.1.2 地下车库的设计与施工29-30
• 2.1.3 地下车库侧土压力研究现状30-31
• 2.2 圆筒状地下车库的结构形式31-32
• 2.2.0 引言31
• 2.2.1 圆筒状螺旋坡道式地下车库31
• 2.2.2 圆筒状垂直升降式地下车库31-32
• 2.3 圆筒状地下车库的逆作施工方法32-33
• 2.3.0 引言32-33
• 2.3.1 圆筒状螺旋坡道式地下车库逆作施工方法33
• 2.3.2 圆筒状垂直升降式地下车库逆作施工方法33
• 2.4 本章小结33-34
• 第3章 圆筒状地下车库内力和变形的计算方法34-45
• 3.1 圆筒状地下车库内力和变形计算理论34-35
• 3.1.0 引言34
• 3.1.1 考虑圆拱效应等效支撑计算方法34
• 3.1.2 三维连续介质有限元法34-35
• 3.2 环状楼板结构的计算分析方法35-36
• 3.2.1 环状楼板刚度的假定及选取35-36
• 3.2.2 环状楼板结构等效为支撑的计算方法36
• 3.3 圆筒状地下车库考虑圆拱效应等效支撑计算实例36-44
• 3.3.0 引言36
• 3.3.1 工程概况及地质条件36-37
• 3.3.2 计算参数及计算步骤37-39
• 3.3.3 内力及变形计算结果39-42
• 3.3.4 基坑稳定性计算与分析42-44
• 3.4 本章小结44-45
• 第4章 圆筒状地下车库的三维数值模拟分析45-81
• 4.1 ABAQUS有限元软件简介45-46
• 4.2 圆筒状地下车库三维数值模拟46-54
• 4.2.1 工程概况及地质条件46
• 4.2.2 数值模拟的基本假定46-47
• 4.2.3 材料模型参数及有限元网格划分47-50
• 4.2.4 模型边界约束条件及地应力平衡50-52
• 4.2.5 计算工况及分析步52-54
• 4.3 圆筒状地下车库的三维数值模拟结果与分析54-70
• 4.3.1 圆筒状围护结构受力变形模拟结果与分析54-60
• 4.3.2 环状楼板结构受力变形模拟结果与分析60-69
• 4.3.3 土体受力变形结果与分析69-70
• 4.4 圆筒状地下车库受力变形主要影响因素70-77
• 4.4.0 引言70
• 4.4.1 施工过程的影响对比70-72
• 4.4.2 围护墙体弹性模量的影响及分析72-74
• 4.4.3 土体模量变化的影响及分析74-76
• 4.4.4 环状楼板刚度的影响对比76-77
• 4.5 圆筒状地下车库整体变形及受力状况分析77-78
• 4.6 与考虑圆拱效应的弹性地基梁法的对比78-79
• 4.7 本章小结79-81
• 第5章 圆筒状地下车库地震反应特性分析81-90
• 5.1 有限元模型建立及监测点布置81
• 5.2 边界条件及阻尼的确定81-82
• 5.3 地震波的选取及输入82-83
• 5.4 地震时程反应计算结果83-86
• 5.4.1 监测点加速度响应分析83-85
• 5.4.2 动力作用墙体变形研究85-86
• 5.5 不同幅值输入的结果分析86-89
• 5.5.1 监测点加速度响应分析86-88
• 5.5.2 两种输入结果的对比88-89
• 5.6 本章小结89-90
• 第6章 主要结论与展望90-93
• 6.1 本文主要结论90-91
• 6.2 未来展望91-93
• 参考文献93-98
• 致谢98-99
• 个人简历、攻读硕士学位期间取得的学术成果99

【参考文献】

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本文编号：309618