船闸引航道模袋混凝土护坡设计优化及试验研究

发布时间：2017-09-04 09:15

  本文关键词：船闸引航道模袋混凝土护坡设计优化及试验研究

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【摘要】：模袋混凝土护坡具有整体性好、耐久性好、地形适应性强、施工速度快并可以在水下铺设充灌等特点,在内河护坡、抢险修复等工程得到广泛应用。本文将以长沟船闸引航道模袋混凝土护坡为例进行设计优化和试验研究,主要内容和结论如下：(1)通过调查模袋混凝土护坡的破坏方式,分析研究模袋混凝土护坡破坏机理,研究认为模袋混凝土护坡的破坏主要分为崩塌型破坏和整体滑移型破坏两种方式。崩塌型破坏破坏原因分为两种,第一种是护坡混凝土裂缝与局部隆起造成岸坡在模袋下被掏空,第二种为河水冲蚀或者渗流等因素造成坡脚处被掏空,进而发展成坡体被掏空。整体滑移型破坏的主要原因是降雨因素和河道水位与地下水位高差较大这两方面。(2)利用有限元岸坡稳定分析方法,结合模袋混凝土护坡结构的受力情况,以长沟船闸引航道模袋混凝土护坡为例,研究模袋混凝土岸坡的稳定性,结果表明,当安全系数为3.4时,坡体塑性区贯通,模袋混凝土护坡遭到破坏,同时建立了混凝土与岸坡坡面土界面之间抗滑稳定计算模型,计算结果满足抗滑稳定性要求。(3)对船闸引航道模袋混凝土护坡进行设计优化,首先选取了设计参数中的模袋厚度,根据薄板的弹性曲面微分方程,推导出在考虑船行波的情况下,模袋混凝土厚度的计算公式,同时以船舶撞击下模袋混凝土护坡是否产生裂缝作为依据,建立模型进行优化,结果表明：综合考虑经济性与安全性,研究段模袋混凝土护坡的厚度降低到150mm是可行的。其次通过计算表明探测点SMl所处的模袋混凝土板不满足混凝土规范中的挠度要求,由此认为护坡设计参数中需引入土体压实度,通过假定对SM1点五种土体压实度的表层土下沉量进行计算,当土体压实度优化为92%时,达到规范要求,符合经济性原则。(4)通过对资料的整理和总结,分析了影响模袋充灌的因素,确定混凝土水灰比保持不变的前提,选取了土壤含水量与水下施工这两个不同因素进行试验,通过试验调整充灌所需混凝土的和易性(坍落度),针对本工程,第一组土壤含水量试验得出的结论为推荐土壤含水量为24-26%,坍落度为225-235mm。第二组水上、水下施工试验得出的结论为当模袋混凝土护坡同时存在水上和水下这两种施工形式时,推荐采用水上水下相同的混凝土坍落度,坍落度为235-245mm,当模袋混凝士护坡仅仅为单一的水下护坡形式时,推荐坍落度为230-235mm。本文模袋混凝土护坡设计参数优化方面的结论争取为模袋混凝土护坡的设计工作提供一个强有力的技术支撑,现场试验方面的结论在模袋混凝土施工中具有良好的推广价值,可供施工技术人员借鉴。
【关键词】：模袋混凝土 破坏机理 稳定性 设计优化 试验研究
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U641.211
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第一章 绪论10-16
• 1.1 研究背景及意义10-11
• 1.2 国内外研究现状11-13
• 1.2.1 模袋混凝土护坡国外研究发展概况11
• 1.2.2 模袋混凝土护坡国内研究发展概况11-13
• 1.3 论文研究内容13-14
• 1.4 组织结构14-16
• 第二章 模袋混凝土护坡破坏机理16-24
• 2.1 自然岸坡破坏形式16
• 2.2 自然岸坡破坏因素及破坏机理16-19
• 2.2.1 降雨因素17-18
• 2.2.2 地下水因素18
• 2.2.3 船行波因素18
• 2.2.4 地震因素18
• 2.2.5 其他因素18-19
• 2.3 模袋混凝土护坡破坏形式与机理19-23
• 2.3.1 崩塌型破坏19-22
• 2.3.2 整体滑移型破坏22-23
• 2.4 本章小结23-24
• 第三章 船闸引航道模袋混凝土护坡稳定分析24-44
• 3.1 有限元岸坡稳定分析方法24-29
• 3.1.1 有限单元法基本理论24-27
• 3.1.2 土的本构关系及屈服准则27-28
• 3.1.3 混凝土的本构关系28-29
• 3.2 强度折减法基本原理29-30
• 3.2.1 强度折减法29-30
• 3.2.2 安全系数的定义30
• 3.3 模袋混凝土护坡稳定计算模型30-41
• 3.3.1 长沟船闸引航道护岸工程基本情况30-32
• 3.3.2 模袋混凝土护坡结构的受力分析32-34
• 3.3.3 计算模型的建立34-38
• 3.3.4 自然岸坡下的稳定性分析38-39
• 3.3.5 模袋混凝土护坡的稳定性分析39-41
• 3.4 模袋混凝土护坡抗滑稳定性分析41-42
• 3.5 本章小结42-44
• 第四章 船闸引航道模袋混凝土护坡设计优化44-68
• 4.1 模袋混凝土厚度计算与设计优化44-58
• 4.1.1 考虑抗漂浮和抗冰推的厚度计算44-45
• 4.1.2 考虑船行波作用的模袋混凝土厚度计算45-52
• 4.1.3 厚度设计优化52-58
• 4.2 土体压实度设计优化58-66
• 4.2.1 表层土下沉量的计算58-63
• 4.2.2 土体压实度设计优化63-66
• 4.3 本章小结66-68
• 第五章 船闸引航道模袋混凝土护坡施工工艺参数试验研究68-74
• 5.1 影响模袋充灌因素分析68-69
• 5.2 不同土壤含水量模袋混凝土护坡灌注所需的和易性试验69-71
• 5.3 水上水下施工时模袋混凝土护坡灌注所需的和易性试验71-73
• 5.4 本章小结73-74
• 第六章 总结与展望74-76
• 6.1 总结74-75
• 6.2 展望75-76
• 致谢76-78
• 参考文献78-80

【参考文献】

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本文编号：790606