基于LS-DYNA的基础整体滑动对桥梁受力性能的影响及加固措施研究

发布时间：2017-04-26 13:07

  本文关键词：基于LS-DYNA的基础整体滑动对桥梁受力性能的影响及加固措施研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：处于滑动带区域的桥梁结构受力复杂,主要是桥梁基桩与周围土体的相互作用复杂,现有的研究都是关于处于滑动带的桥梁基桩的受力特性分析,然而很少有论文是关于基础滑动对于桥梁整体结构的受力影响分析。论文尝试通过有限元模拟基础滑动对桥梁整体受力性能的影响,并结合分析结果提出可靠的加固处治措施。论文主要工作如下:(1)运用LS-DYNA软件对基础滑动条件下桥梁的桩基、桥墩以及主梁的受力性能进行了研究,分别从桥梁各部位的变形、应力以及接触力方面去分析桥梁的响应;(2)分析不同因素对于桥梁在基础滑动下的响应的影响,从位移、应力两个方面分别研究了桩基础截面尺寸不同的影响、桩柱长度比不同的影响和桩基础材料弹性模量不同的影响;(3)运用有限元数值分析的方法对桩间土拱效应进行系统的研究,证明土拱的存在以及其作用效果,揭示抗滑桩与滑坡岩土体的作用机理。通过建立桥梁—抗滑桩—土体整体模型分析并与无抗滑桩的整体模型结果作对比,以此来说明抗滑桩的实际作用效果。研究表明:(1)基础滑动对桥梁整体的影响很大:桥梁整体会有一个横向偏位,桥墩墩顶位置偏位最大,主梁与墩顶有一个较大的位移差,是致使支座破坏甚至落梁的直接原因;由于滑坡推力的作用,位于基岩中滑动面附近的桩基础有较大的弯矩,导致该位置上坡侧产生很大的拉应力,超过了混凝土的极限抗拉强度,局部已被拉坏。(2)不同影响因素下桥梁响应不同。随着桩基础截面尺寸、桩柱长度比以及桩基弹性模量的增加,主梁、桥墩及桩基的应力与位移分别有不同的变化趋势,这对于处于滑坡地质中桥梁的设计有指导意义。(3)通过建立抗滑桩—土体模型,分析土体的变形特征:在滑坡推力的作用下,桩后土体的位移由于受到桩的阻挡而向桩间挤压,这证明了桩间及桩后土体发生了不均匀变形,这也是土拱产生的必要条件。通过分析桥梁—抗滑桩—土体整体模型可知,在设置抗滑桩后,桥梁的位移与应力都大幅减小,充分说明了抗滑桩的阻滑效果。证明了由于抗滑桩的存在,桥梁桩基受到的滑坡推力减小了很多。
【关键词】：桥梁 基础滑动 抗滑桩 受力性能 LS-DYNA
【学位授予单位】：重庆交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U441;U445.72
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 绪论9-16
• 1.1 研究背景与意义9-10
• 1.2 国内外研究现状10-14
• 1.2.1 滑动带的工程特性研究现状10-11
• 1.2.2 滑坡推力对桥梁桩基的受力特性研究现状11-14
• 1.2.3 抗滑桩的研究现状14
• 1.3 本文主要研究内容14-16
• 第二章 相关理论研究及软件介绍16-32
• 2.1 滑动带区域桥梁桩基内力计算的理论方法16-21
• 2.1.1 刚性桩与弹性桩判别16-17
• 2.1.2 竖向荷载作用下桥梁桩基的受力特性17-18
• 2.1.3 组合荷载作用下桥梁桩基的受力特性18-21
• 2.2 LS-DYNA的基本理论和关键技术21-32
• 2.2.1 LS-DYNA程序的发展历程21
• 2.2.2 LS-DYNA程序的分析能力与工程应用21-23
• 2.2.3 LS-DYNA理论基础23-32
• 第三章 基础滑动对桥梁受力性能影响的空间仿真分析32-49
• 3.1 引言32
• 3.2 有限元模型建立及材料参数选取32-41
• 3.2.1 几何模型及单元划分36-38
• 3.2.2 本构模型38-40
• 3.2.3 计算荷载、边界条件及接触40-41
• 3.3 计算结果分析41-47
• 3.3.1 位移结果分析41-44
• 3.3.2 应力结果分析44-45
• 3.3.3 接触力分析45-47
• 3.4 本章小结47-49
• 第四章 不同影响因素下桥梁响应对比49-62
• 4.1 引言49
• 4.2 桩基础截面尺寸不同的影响49-53
• 4.3 桩柱长度比不同的影响53-57
• 4.4 桩基础弹性模量不同的影响57-60
• 4.5 本章小结60-62
• 第五章 抗滑桩加固土体抗滑的研究62-71
• 5.1 引言62
• 5.2 抗滑桩与土体相互作用研究62-65
• 5.2.1 桩土相互作用的土拱效应62-63
• 5.2.2 土拱效应的有限元研究63-65
• 5.3 设置抗滑桩整体有限元模型分析65-69
• 5.3.1 有限元模型建立65-66
• 5.3.2 模拟结果分析与对比66-69
• 5.4 本章小结69-71
• 第六章 结论与展望71-73
• 6.1 结论71
• 6.2 展望71-73
• 致谢73-74
• 参考文献74-77
• 在学期间发表的论著及取得的科研成果77

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