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湖滨路段钢波纹管涵洞群力学特性及施工控制参数研究
| 论文题名： | 湖滨路段钢波纹管涵洞群力学特性及施工控制参数研究 |
| 关键词： | 公路工程;钢波纹管涵洞;非线性分析;力学特性;施工控制 |
| 摘要： | 钢波纹管涵洞以其自身简便耐用的特点区别于其他传统形式的涵洞，并越来越多地被应用于道路工程建设中，但到目前为止国内尚未形成一套详细的设计和施工技术标准，这为钢波纹管涵洞的推广使用造成了诸多不便。因此，本文依托湖滨路段钢波纹管涵洞工程实例，结合在实际工程中遇到的多种技术问题，采用数值模拟技术，考虑了道路结构、材料性能、接触状态、荷载形式等条件，利用ANSYS建立了钢波纹管涵洞三维有限元模型，对其展开分析研究。 根据车辆荷载的作用位置和形式，分别对不同作用位置、水平荷载、全车荷载作用下的有限元模型进行计算，对钢波纹管涵洞的应力与变形特性以及道路结构中土体的竖向位移进行分析后，确定了应力和变形最不利位置，以及车辆荷载作用位置、水平荷载和全车荷载对钢波纹管涵洞的影响程度。在重力作用下和车辆荷载作用下，通过有限元计算，分析了钢波纹管涵洞覆土厚度以及它与土体接触面摩擦系数的影响。 结合湖滨路段施工中遇到的问题，分析了钢波纹管涵洞下部两侧暗三角部位填筑物及混凝土基础对整个涵洞力学性能与变形状态的影响，得到了钢波纹管涵洞的应变、应力、沉降等各项指标的规律；通过建立有限元模型，对钢波纹管涵洞群进行分析，确定了钢波纹管涵洞之间的相互影响程度和范围；对钢波纹管涵洞纵向连接处螺栓进行近似简化，采用耦合节点平动位移自由度，释放节点转动自由度进行计算分析，考虑连接处受螺栓布置与数量的影响，得出了连接处的应力和变形规律。通过数值计算分析得出的结论，为湖滨路段钢波纹管涵洞群施工控制参数的研究提供了理论依据，优化了钢波纹管涵洞施工方法，为补充钢波纹管涵的结构设计提供了建议。 本文从实际工程入手，在采用Drucker-Prager准则模拟土体的弹塑性（材料非线性）和考虑钢波纹管涵洞与土体相互作用而引入接触状态（状态非线性）的基础上，建立了更为接近工程实际的有限元模型。在重力作用和车辆荷载作用下，经过计算分析得到了钢波纹管涵洞在多种情况下的受力和变形规律，进行可行的预防处理措施和施工控制参数研究，为钢波纹管涵洞的设计和施工提供合理的指导，以控制和预防病害，有效的保证钢波纹管涵洞的安全性与耐久性，对我国钢波纹管涵洞的推广应用有一定的促进作用。 |
| 作者： | 郭虎强 |
| 专业： | 道路与铁道工程 |
| 导师： | 滕旭秋 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 兰州交通大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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