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原文传递低填方浅埋装配式钢筋混凝土管型通道理论研究

论文题名：	低填方浅埋装配式钢筋混凝土管型通道理论研究
关键词：	涵洞工程;管型通道;钢筋混凝土;低填方浅埋装配
摘要：	深入而细致的研究装配式钢筋混凝土管型通道，需要掌握其在各种荷载作用下的受力机理及应力应变的响应情况。管型通道埋置于土中，与周围土体相互作用，研究其受力需应用到结构工程、弹塑性力学、结构力学等多方面的知识。单纯的采用一种或数种理论难以准确判断其在地下多种荷载作用下的受力情况。本着对施工项目安全、适用、耐久的出发点，需要对装配式钢筋混凝土管型通道开展丰富且卓有成效的理论研究。　　本文结合安徽省交通投资集团研究项目《装配式钢筋混凝土涵洞/通道系列技术研究与工程应用》课题，采用理论分析和数值模拟分析计算相结合的方法，对装配式钢筋混凝土管型通道的力学特性及受力机理进行了系统而深入的研究，主要研究内容如下：　　(1)装配式钢筋混凝土管型通道管土相互作用的三维计算模型　　以往，关于土体和结构之间的挤压和摩擦是通过土弹簧单元来考虑的。而现在随着计算机数值模拟技术的发展，Ansys中三维面-面接触单元能够反映土体和结构之间的相互挤压和摩擦。本文利用三维面面接触方法建立了在不同壁厚、不同荷载工况下的装配式钢筋混凝土管型通道管土相互作用的计算模型，分析某装配式管型通道施工过程的变形及应力分布情况。　　(2)装配式钢筋混凝土管道结构内力受力性能研究　　在装配式钢筋混凝土管道结构的设计中，目前对于管道上部土压力的计算理论和计算方法还没有一个完整而准确的理论可供参考，而由于管道土压力计算的复杂性，往往只能通过一种假定来完成计算，较为常用的是运用结构力学的相关理论和方法，将管顶土压力视作在管径范围内均匀分布来进行计算。但是考虑到结构与土体的相互作用，实验室内很难完成相关的模拟。本文通过建立在二维和三维条件下的土体与管型通道的ANSYS数值模型，分析其受力的相关规律，对管道结构进行了内力分析，为结构优化设计提供了技术支撑。　　(3)装配式钢筋混凝土管型通道施工过程仿真分析　　现有的公路工程中涵洞的常用结构为盖板涵，箱涵。这类结构的缺点有：涵洞的侧壁是压、弯、剪复合受力构件，侧壁大多较宽，导致涵洞基础和墙身要消耗大量的混凝土和钢筋，不经济；容易受到地理环境、原材料等条件限制，影响工程的美观和质量；施工时间长，制约工程的进度。本文通过对装配式钢筋混凝土管型通道广泛而深入的二维模型有限元分析，分析了装配式钢筋混凝土管型通道的受力特点，用于在实际工程得到采纳使用。　　(4)装配式钢筋混凝土管型通道与土体相互接触作用分析　　接触问题广泛存在于土木工程结构中，装配式钢筋混凝土管型通道与周围土体之间也存在相互相互接触。分析二者的接触情况，并计算其应力应变，有助于更加精确的了解管型通道在土体中的动力特性以及在荷载作用下的受力响应情况。
作者：	洪小川
专业：	桥梁与隧道工程
导师：	王建国
授予学位：	硕士
授予学位单位：	合肥工业大学
学位年度：	2012
正文语种：	中文