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王坡沟大桥温度效应分析和黄土湿陷性试验研究
| 论文题名： | 王坡沟大桥温度效应分析和黄土湿陷性试验研究 |
| 关键词： | 上承式拱桥;钢管混凝土;温度效应;黄土湿陷性试验;强度特性;有限元分析 |
| 摘要： | 本文以黄土地基王坡沟钢管混凝土上承式拱桥为实际工程背景，以哑铃形拱肋温度场试验和黄土湿陷性试验为主要研究对象，主要研究工作及结论如下： 温度方面，首先对日照作用下钢管混凝土拱肋的传热机理进行基础理论分析，然后采用加权余量法对钢管混凝土拱肋二维瞬态无内热源温度场进行推导，为温度场的计算分析奠定理论基础；简化钢管混凝土拱肋截面日照温度场的边界条件，将哑铃形拱肋简化为11个圆周面(朝向)，结合传热学和天文学相关理论知识,对哑铃形拱肋热边界条件进行数值计算，为ANSYS软件进行平面瞬态温度场分析做准备;通过对日照作用下哑铃形拱肋截面温度测试和数据整理,研究了拱肋截面温度场的特点，在此基础上，探讨了钢管混凝土拱桥拱肋沿截面直径方向的温度梯度模式；以ANSYS软件进行温度场仿真分析，三维空间温度场简化为二维温度场日照边界条件，进行竖哑铃型拱肋截面的瞬态温度场模拟，探讨和分析了日照作用的温度分布规律，并与实测温度数据进行对比,验证了日照作用下拱肋截面温度场的温差分布规律是可行的。最后对钢管混凝土拱肋截面和成桥后的拱桥分别进行日照作用下温差效应有限元分析，探讨哑铃形截面热应力的分布特点及影响，得出温度效应对拱肋结构产生的影响。 湿陷性黄土方面，首先介绍了黄土湿陷性发生的原因和影响因素和国内外对湿陷性黄土地基的处理方法，然后通过对王坡沟大桥承台后侧的湿陷性黄土进行压缩试验、直接剪切等黄土试验，分析不同黄土土体强度特性的相关影响因素，以便寻求最经济合理的黄土换填方案，进而经济有效地消除或减少黄土湿陷性对拱桥的影响，利于承台和后侧黄土共同承受拱桥对承台的水平推力;采用m值法对黄土地基群桩基础的位移计算的黄土地基系数C进行确定;最后以Midas/Civil有限元软件为平台建立了承台-桩基础有限元模型，对比分析了采用一定掺灰量的换填黄土前后，承台的横向变形和竖向变形的变化，说明了采用合理比例的换填灰土能够经济有效的减少黄土湿陷性对拱桥的影响。 |
| 作者： | 许远洋 |
| 专业： | 建筑与土木工程 |
| 导师： | 周世军;肖本伟 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 重庆大学 |
| 学位年度： | 2013 |
| 正文语种： | 中文 |
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