两种预制混凝土箱涵的优化设计与力学性能研究
发布时间：2021-08-04 08:37
目前,国内外对预制混凝土箱涵的研究还存在着许多问题,譬如二分体箱涵的弹簧铰模型计算复杂且必须进行接头试验,拼舱箱涵的沉降研究不足等。本文首先对单舱二分体箱涵提出了新型理论计算模型,并将结论应用于多舱二分体箱涵;其次,从地基不均匀沉降的角度对拼舱箱涵进行了研究。主要研究内容包括以下几个方面:（1）针对单舱二分体预制箱涵的接头设计,提出了七种简化的平面框架模型,并选择轴心受压悬臂模型进行理论计算、试验分析和数值模拟。结果表明,箱涵的屈服荷载与破坏荷载分别为设计承载力的3.06倍和3.54倍,接缝挠度的延性系数达到了2.85,安全余量很高,从而验证了理论模型的可靠性。另外用数值模拟的方法研究了不同因素组合对结构性能的影响,结合评价指标等方面分析,发现滑动链杆模型对实际箱涵的拟合程度及综合性能都是最高的,推荐用于配筋计算。此外,建议预应力筋的直径取为6mm,张拉控制应力采用0.35fpu,并使用无粘结预应力施工。（2）将单舱二分体箱涵的滑动链杆模型及相关建议应用于多舱二分体箱涵,验证了理论模型及建议的通用性。此外还讨论了有无隔墙对箱涵性能的影响,发现隔墙虽然只承担较小弯矩...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：98 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
二分体
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文-6-为“铰”，忽略其抗弯刚度。但是多铰圆环结构本身非稳定，因此需要隧道围岩状况良好且普遍能提供抗力，这是其主要的局限性。此外，同济大学朱合华[7]等提出的梁—接头模型是鉴于接头处变形的不连续性，引进了非连续介质力学中的Goodman单元[8]，并认为接头单元具有拉伸作用。在此模型中，管片离散成梁单元，两管片间的接头被考虑为接头单元，用于模拟衬砌结构的不连续性，但接头刚度没有得到着重研究。1.2.2预制综合管廊的理论计算模型胡翔、薛伟辰[9]提出了利用专门的横向接头荷载试验确定接头刚度并在整体结构受力中考虑其影响的方法，同时做了整体结构试验进行研究，见图1-7。接头试验研究结果表明接头的受力过程分为消压、屈服和破坏三个阶段，而整体结构试验研究结果表明整体箱涵的受力过程可分为开裂、屈服和破坏三个阶段。a)接头纯弯曲试验b)箱涵整体试验图1-7箱涵受力性能试验[9]Fig.1-7Mechanicaltestoftheboxculvert[9]陈智强、孔祥臣等[10]参考了圆形隧道衬砌的接头刚度模型[11]，根据胡翔、薛伟辰的接头单调加载试验，提出了包含弯曲刚度计算模型（图1-8）和抗弯承载力计算模型的接头设计计算方法。其中，从消压阶段到屈服阶段，接头刚度K可表示为：M)(K(1-3)
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文-7-式(1-3)中，θ表示接头拼缝转角，M(θ)表示相应的接头弯矩。接头极限抗弯承载力Mu为：22cPpyuhyAfM(1-4)式(1-4)中，Ap为预应力筋面积，h为接头横截面高度，yc为接头受压区混凝土高度。图1-8接头弯曲刚度计算模型曲线[10]Fig.1-8Curveofjointbendingstiffnesscalculationmodel[10]傅赛男、薛伟辰[12]通过比较惯用法、修正惯用法、梁—弹簧模型和梁—接头模型，提出了适用于预制混凝土箱涵的弹簧铰闭合框架模型（图1-9），给出了接头抗弯刚度计算模型，并且考虑了受力过程中角部刚域对结构内力的影响。图1-9弹簧铰闭合框架模型[12]Fig.1-9Springhingeclosureframemodel[12]
本文编号：3321383
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：98 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
二分体
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文-6-为“铰”，忽略其抗弯刚度。但是多铰圆环结构本身非稳定，因此需要隧道围岩状况良好且普遍能提供抗力，这是其主要的局限性。此外，同济大学朱合华[7]等提出的梁—接头模型是鉴于接头处变形的不连续性，引进了非连续介质力学中的Goodman单元[8]，并认为接头单元具有拉伸作用。在此模型中，管片离散成梁单元，两管片间的接头被考虑为接头单元，用于模拟衬砌结构的不连续性，但接头刚度没有得到着重研究。1.2.2预制综合管廊的理论计算模型胡翔、薛伟辰[9]提出了利用专门的横向接头荷载试验确定接头刚度并在整体结构受力中考虑其影响的方法，同时做了整体结构试验进行研究，见图1-7。接头试验研究结果表明接头的受力过程分为消压、屈服和破坏三个阶段，而整体结构试验研究结果表明整体箱涵的受力过程可分为开裂、屈服和破坏三个阶段。a)接头纯弯曲试验b)箱涵整体试验图1-7箱涵受力性能试验[9]Fig.1-7Mechanicaltestoftheboxculvert[9]陈智强、孔祥臣等[10]参考了圆形隧道衬砌的接头刚度模型[11]，根据胡翔、薛伟辰的接头单调加载试验，提出了包含弯曲刚度计算模型（图1-8）和抗弯承载力计算模型的接头设计计算方法。其中，从消压阶段到屈服阶段，接头刚度K可表示为：M)(K(1-3)
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文-7-式(1-3)中，θ表示接头拼缝转角，M(θ)表示相应的接头弯矩。接头极限抗弯承载力Mu为：22cPpyuhyAfM(1-4)式(1-4)中，Ap为预应力筋面积，h为接头横截面高度，yc为接头受压区混凝土高度。图1-8接头弯曲刚度计算模型曲线[10]Fig.1-8Curveofjointbendingstiffnesscalculationmodel[10]傅赛男、薛伟辰[12]通过比较惯用法、修正惯用法、梁—弹簧模型和梁—接头模型，提出了适用于预制混凝土箱涵的弹簧铰闭合框架模型（图1-9），给出了接头抗弯刚度计算模型，并且考虑了受力过程中角部刚域对结构内力的影响。图1-9弹簧铰闭合框架模型[12]Fig.1-9Springhingeclosureframemodel[12]
本文编号：3321383
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/huaxuehuagong/3321383.html
