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原文传递装配式钢筋混凝土管型通道现场试验及数值模拟研究

论文题名：	装配式钢筋混凝土管型通道现场试验及数值模拟研究
关键词：	钢筋混凝土;管型通道;通道结构;地震动荷载;静力荷载;高速公路工程
摘要：	装配式钢筋混凝土管型通道作为一种新的地下通道结构型式，具有工程质量易于控制、施工速度快和成本造价低等优点。可以在预制工厂及场地批量预制，然后运输到现场安装即可。具有较为广泛的应用前景，安徽省将在六(安)武(汉)高速公路和泗(县)宿(州)高速公路等工程中推广应用。而国内对多管片装配式地下通道结构应用技术的研究尚为空白，还没有装配式钢筋混凝土管型通道的设计规范可供设计人员参考。当前可借鉴的工程经验较少，设计和施工方法还处于摸索阶段。本文结合安徽省交通厅批准立项的《六(安)武(汉)高速公路装配式大孔径钢筋混凝土管型通道关键技术研究》课题以及安徽省交通投资集团研究项目《浅埋装配式钢筋混凝土管型通道力学特性研究》，采用现场试验、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性能、抗震设计方法及施工工艺进行了系统而深入的研究，本文的主要研究内容如下： (1)对装配式钢筋混凝土管型通道的动态施工过程进行了监控，基于现场试验实测数据，研究了装配式钢筋混凝土管型通道在施工过程中土压力、变形、应力及基础沉降等的分布与发展规律。 (2)以大型通用有限元程序ANSYS为平台，提出了装配式钢筋混凝土管型通道的三维实体-接触计算模型，运用“单元生死”功能模拟装配式管型通道的吊装、回填施工全过程。利用该模型分析了六(安)武(汉)高速公路上一座装配式管型通道施工过程的变形及应力分布情况，计算结果与现场试验实测值进行了比较，证实了本文计算模型和计算结果的合理性。 (3)建立了某装配式钢筋混凝土斜交管型通道的空间有限元数值模型，模拟分析了装配式斜交管型通道在车辆荷载作用下，不同斜交角时管型通道的变形大小，应力大小及应力分布情况。 (4)以安徽省泗(县)宿(州)高速公路工程的某装配式钢筋混凝土管型通道为研究对象，考虑土与结构的相互作用及管片接头之间的挤压摩擦作用，采用有限元数值模拟技术建立了该管型通道的二维有限元模型，分析研究了装配式钢筋混凝土管型通道管片接头断开位置确定、汽车荷载最不利布载位置确定等关键性问题。建立了该装配式管型通道的三维，接触有限元模型，计算了其应力大小及应力分布情况，并与二维有限元模型计算的结果进行了对比，计算分析表明二维有限元模型的计算结果与三维有限元的计算结果差别较小。 (5)在土体截断边界处施加粘弹性人工边界.建立了泗(县)宿(州)高速公路工程的某装配式钢筋混凝土管型通道的动力分析模型，采用时程分析方法，对其进行了非线性地震反应分析。研究了在静力荷载与水平向地震动荷载共同作用下装配式钢筋混凝土管型通道的水平向位移和内力反应的规律。 (6)根据国内外涵洞和地下通道结构在公路和铁路上的施工经验，并结合六(安)武(汉)高速公路工程安徽段的装配式钢筋混凝土管型通道施工实践，分析总结出适用于我国装配式钢筋混凝土管型通道的施工工艺，并提出了相应的施工要求。
作者：	颜丹青
专业：	工程力学
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：	2009
正文语种：	中文