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上埋式涵洞垂直土压力及减载研究
| 论文题名： | 上埋式涵洞垂直土压力及减载研究 |
| 关键词： | 垂直土压力;模型试验;有限元;上埋式涵洞 |
| 摘要： | 涵洞是一种在水利、公路建设中广泛应用的结构物，随着我国基础建设的快速发展，涵洞的使用量越来越大，修建涵洞时所面临的地形条件越来越复杂。在此背景下，如何确保涵洞的安全运行变得十分重要。为了防止涵洞发生病害，一方面需要在设计时正确计算出涵洞顶部所受的垂直土压力，另一方面采用合适的减载措施来降低垂直土压力的数值。合理的设计对于保证涵洞结构安全以及防止造成经济浪费具有重要意义。 本文以室内模型试验为基础，对于不同边界条件的涵洞，分析了涵洞回填土体的位移沉降情况和涵洞周围土压力的分布。利用ANSYS有限元分析软件进行数值模拟，研究了涵洞项部土压力分布情况以及通过在涵洞顶部两侧设置减载块对涵洞顶部垂直土压力的影响情况，得出了一些对涵洞设计及减载具有指导性的结论和建议。本文的主要研究内容及成果： (1)在室内模型试验基础上，利用有限元软件分析了刚性地基上的刚性涵洞的填土位移沉降及土压力分布情况，得到了对于不同断面形式的涵洞，涵顶垂直土压力系数的大小与沟槽底宽B、沟槽坡度m、填土高度H等影响因素的关系； (2)研究了ANSYS有限元软件分析涵洞问题时的步骤和注意事项，在未采取减载措施的情况下，对涵洞模拟分析结果与模型试验结果进行对比，两者之间比较接近，验证了利用ANSYS有限元建立模型进行涵洞受力计算的可行性； (3)在(2)点内容的基础上分析研究在涵洞顶部两侧设置减载块是否能起到减载效果，分析发现：通过设置减载块对涵洞确实能起到一定的减载效果，不同高度、宽度的减载块所能起到的减载效果不同，减载块的高度、宽度越大，减载效果越好，并得到了不同填土高度、减载块尺寸条件下涵洞顶部垂直土压力系数K的变化曲线。此外，本文还分析了改变涵洞顶部两减载块之间部分土体的弹性模量对涵洞顶部垂直土压力的影响，结果表明，在一定程度上减小土体弹性模量能够进一步降低涵洞顶部垂直土压力，起到更好的减载效果。 本文的研究重点是利用有限元方法分析减载块在减小涵洞顶部垂直土压力方面的效果，所用减载方法是一种全新的涵洞减载方式，对研究涵洞减载具有一定的指导意义。本文所研究的是刚性地基条件下的刚性涵洞，对应于复杂多样的涵洞工程条件，还需要进一步完善。 |
| 作者： | 周泽涛 |
| 专业： | 水工结构工程 |
| 导师： | 李永刚 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 太原理工大学 |
| 学位年度： | 2012 |
| 正文语种： | 中文 |
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