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沟槽边坡与地基对涵洞垂直土压力影响的研究
| 论文题名： | 沟槽边坡与地基对涵洞垂直土压力影响的研究 |
| 关键词： | 涵洞;土压力;沉降位移;有限元法;地基;边坡;地下管道 |
| 摘要： | 随着涵洞结构物在水利、公路交通、市政建设中的广泛使用，其安全运行的重要性日益突出。在此背景下，能否确定这类结构物的安全使用，是工程设计建设的关键。但是由统计资料可知，涵洞在运行期，甚至在施工期间都存在着较严重的破坏情况发生。这也说明我国目前使用的桥涵设计规范有其局限性，对涵洞结构物的研究还有待进一步加深和完善。 本文在室内模型试验的基础上，分析了涵洞周边土体的作用机理，通过实测得到了回填土体的位移场和涵洞周边土压力分布情况。此外还使用有限元分析软件ANSYS进行了大量数值模拟，研究了各种因素对结构受力的影响情况，得到了一些可指导工程设计与施工的结论和建议。本文的主要内容包括以下几个方面： (1)系统介绍了不同敷设方式下涵洞的受力特点及计算涵洞洞周土压力的几种公式，并对它们进行分析比较，指出了各公式的局限性。从理论上论述了地下结构物整体计算与分层计算的差别； (2)室内模型试验以刚性地基上的刚性涵洞为研究对象，一方面通过观测埋设于土体中的标志在分层填筑的砂性土自重作用下的沉降位移，得到了填土在不同高度时矩形断面和梯形断面下填土的沉降位移等值线图。另一方面通过电测埋设于涵洞附近的压力盒的变形间接获得方形和圆形两种涵洞周边土压力的分布情况以及洞顶垂直土压力系数K<,s>与填土高度H、沟槽底宽B和开挖坡度m的关系； (3)阐述了采用有限元方法分析涵洞问题的原理、步骤和技术要求，探讨了如何实现施工过程的模拟问题，再借助大型通用有限元分析程序——ANSYS模拟了上述室内模型试验中的各试验方案，所得模拟结果与试验结果比较吻合，从而验证了所建有限元模型的正确性以及参数选取的合理性； (4)在第(3)点内容的基础上将模拟范围进行拓展，通过增加地基单元系统全面地分析了软基涵洞的受力性状，得到了不同边界条件下洞项垂直土压力系数K<,s>与地基和填土弹性模量比值E<,d>/E<,t>之间的关系，其结果对于工程设计和规范的制定修改具有参考价值。 |
| 作者： | 马洪亮 |
| 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： | 2007 |
| 正文语种： | 中文 |
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