回填施工对覆土钢波纹管涵受力性能影响分析

发布时间：2020-08-07 11:25

【摘要】：覆土钢波纹管涵有综合造价低、适应变形能力强、运输方便、施工周期短、利于环保等明显优势。研究和实际应用调查表明该结构的最不利受力状态有时并不是在结构成型后,而是在回填施工过程中,由于施工方法和工艺流程的差异,容易导致结构变形过大甚至破坏。目前国内对于该结构施工过程的影响研究较少,缺乏合理的分析计算方法,故分析施工过程对钢波纹管涵受力性能的影响是十分必要的。本文主要研究内容及成果如下:(1)建立了考虑施工过程影响的有限元数值模拟模型,讨论了回填施工过程中土体不同材料参数、不同本构模型、不同侧压系数时,覆土钢波纹管涵变形和受力随填土高度增大的变化规律,并以此为基础分析回填施工过程压实度不同和采用非对称回填施工方法对结构受力变形的影响程度。结果表明:对回填土体采用Duncan/Selig非线性弹性模型和Mohr-Coulomb弹塑性模型结合的改进本构模型能正确反映钢波纹管涵在施工过程中的受力情况,增大侧压系数能增大土-结相互作用对管涵的影响;压实度对回填施工过程中管涵变形、管顶土压力以及涵顶回填阶段的应力影响较大,且应保证压实度大于95%;钢波纹管涵回填至管顶时,非对称回填引起结构的变形变化量和应力变化量均达到最大,管涵较容易出现最不利受力状态,应严格控制对称回填从而避免对结构造成损害。(2)对广西某实际覆土钢波纹管涵回填施工过程进行了现场测试,并将实测结果与有限元数值模拟计算结果进行对比分析。结果表明:回填压实度和非对称施工对结构受力性能影响较大,且有限元数值模拟计算结果与实测结果吻合较好,说明本文选用的有限元建模方法适用于工程实际情况。(3)对管涵楔形部位填充橡胶混凝土与普通回填土进行了对比模型试验,并用有限元建模进行了数值模拟和参数分析,研究了楔形部位填充对管涵施工过程的影响程度。结果表明:与传统回填相比,在楔形部位填充橡胶混凝土能一定程度上改善结构在回填过程中的变形和受力;填充橡胶混凝土比普通混凝土更有利于管涵的变形和受力,橡胶掺量越大优势越凸显,且应结合技术和经济分析确定适合的填筑范围。
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：U449.5
【图文】：

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一三维有限元几何模型

【参考文献】

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本文编号：2783928