高填方路基钢波纹管涵洞土压力及自身应力分布研究

发布时间：2023-11-12 18:50

　　本文针对山区高填方路堤钢波纹管涵洞结构特征,开展国内外资料收集,基于大量的实地调研及现场试验,结合依托工程大规模的现场试验实测,通过有限元仿真计算,针对钢波纹管涵洞在公路工程中使用的中遇到的问题进行研究,同时将现场和有限元计算相结合,充分发挥有限元计算的优势,研究了钢波纹管涵洞的土压力、应变及挠度变化。主要成果如下： 1.通过现场试验,研究了钢波纹管涵洞的土压力和应力应变,得出了钢波纹管涵洞在不同填土高度下的受力规律。 钢波纹管涵洞土压力方面：发现在一定填土高度内,钢波纹管管周外侧各点的土压力随着填土高度增加而增加；对比得出了管顶与管外大小以及他们的土压力系数的变化规律,具体规律为：管外3米处路基土压力>管外8米处路基土压力>管顶土压力；揭示了高填方钢波纹管涵洞卸荷拱现象；总结了波纹管涵、盖板涵、拱涵外侧土压力变化规律。 钢波纹管涵洞应力应变方面：分析了其在高填方下管周应变分布,通过不同的工况得出钢波纹管涵洞的应变变化规律,总结其规律特点,为今后施工和理论研究提供依据 2.通过有限元计算,得出钢波纹管涵洞涵竖向土压力随着地基土模量的增大而增大;随着壁厚的增大而减小,随着波长...

【文章页数】：81 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 问题的提出及研究意义
        1.1.1 问题的提出
        1.1.2 研究意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 国外研究现状
        1.2.2 国内研究现状
    1.3 主要研究内容与方法
第二章 高填方钢波纹管涵洞土压力现场试验研究
    2.1 土压力计算方法
        2.1.1 垂直土压力计算方法
        2.1.2 散体极限平衡法
        2.1.3 弹性理论方法
        2.1.4 土压力集中系数法
        2.1.5 土柱重量法
        2.1.6 卸荷拱法
        2.1.7 有限元等数值分析方法
    2.2 钢波纹管的受力特性
    2.3 钢波纹管涵洞现场测试方案
        2.3.1 管周土压力随填土高度增高的变化规律研究
        2.3.2 高填方路基钢波纹管涵洞卸荷拱的研究
    2.4 本章小结
第三章 大孔径钢波纹管涵洞应变现场试验研究
    3.1 概述
    3.2 应变测试方法
        3.2.1 应变片的构成
        3.2.2 应变片的工作原理
    3.3 现场应变试验
        3.3.1 试验涵洞概述
        3.3.2 现场实验方案
        3.3.3 测试结果及分析
    3.4 本章小结
第四章 结构有限元计算
    4.1 概述
    4.2 钢波纹管涵洞有限元模拟计算
        4.2.1 波纹管的结构
        4.2.2 创建模型
        4.2.3 单元类型选取和材料类型
        4.2.4 划分网格
        4.2.5 边界条件
        4.2.6 加载求解
    4.3 计算方案及参数选取
        4.3.1 研究内容
        4.3.2 有限元分析方案
        4.3.3 计算参数选取
        4.3.4 工况类型
    4.4 有限元计算结果分析
        4.4.1 有限元模拟计算结果与实际测量数据对比
        4.4.2 土压力对钢波纹管涵洞受力与变形特性的影响研究
        4.4.3 钢波纹管涵洞管顶水平方向土压力随填土高度的变化趋势分析
        4.4.4 计算参数对钢波纹管涵洞的影响
        4.4.5 应变有限元结果分析
        4.4.6 钢波纹管挠度有限元结果分析
        4.4.7 钢波纹管涵、混凝土盖板涵与混凝土拱涵受力与变形特性对比
    4.5 本章小结
第五章 结论与展望
    5.1 主要结论
        5.1.1 钢波纹管涵洞现场试验
        5.1.2 钢波纹管涵洞有限元计算
    5.2 进一步研究的建议
致谢
参考文献
在学期间发表的论文和取得的学术成果



本文编号：3863738