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沉入式大直径圆筒结构受荷模式和内力的试验研究与有限元分析
| 论文题名： | 沉入式大直径圆筒结构受荷模式和内力的试验研究与有限元分析 |
| 关键词： | 大直径圆筒结构;土压力分布;内力分布;模型试验;有限元;港口水工建筑物 |
| 摘要： | 大直径圆筒结构是一种新型港口水工建筑物,对于软弱地基具有其他结构不可替代的优势.大圆筒结构基本上有两种类型,一种为沉入式大直径圆筒结构,它是将无底、大直径钢筋混凝土薄壳圆柱沉入土体中,适用于软土地基；另一种为基床式大直径圆筒结构,它是将无底、大直径圆筒安放于抛石基床上,适用于土质好的地基条件,其设计方法已经比较成熟,而且已有很多成功的工程实例. 由于沉入式大圆筒结构与土体相互作用的机理十分复杂,尚有许多不明之处,国内缺少该方面的设计及施工经验,在使用过程中曾出现失稳破坏,因此它未得到广泛应用.本论文的重点是对沉入式圆筒结构型式受荷模式和内力进行探讨. 本课题为了进一步研究大直径薄壳圆筒结构的工作机理,在室内进行大比尺物理模型试验.根据试验数据,研究沉入式大直径圆筒结构的工作状态、受荷模式和大圆筒结构内力分布情况,得出了一些对以后工作非常有意义的结果. 据此采用大型有限元软件ANSYS建立了合理的数值模型,并与物理模型观测结果进行对比分析,取得了满意的结果,验证了大圆筒结构受荷模式的正确性,并提出此种利用ANSYS软件计算大圆筒结构内力的方法是可行的. 主要内容和成果包括: 1.进行大圆筒结构工作状态及受荷模式的试验研究,提出了大直径圆筒变位控制值；通过对沉入式大圆筒结构筒前、筒后土压力分布规律的研究,提出了大直径圆筒筒前、筒后土压力的计算方法. 2.分析了沉入式大圆筒结构内部填料对筒壁产生的侧向土压力分布规律,推导出土压力的计算公式. 3.进行大圆筒结构内力试验,讨论了沉入式圆筒结构在不同埋深、不同荷载作用下,圆筒结构内力分布规律. 4.通过应用大型有限元软件ANSYS,对大直径圆筒结构进行建模.按照提出的大直径圆筒筒前、筒后、筒内土压力作用模式,对大直径圆筒结构进行加载,通过得到的内力结果与试验结果进行比较,验证土压力作用模式的正确性,并指出使用此种方法,应用ANSYS软件进行大圆筒结构内力计算是可行的,正确的. |
| 作者： | 王海艳 |
| 专业： | 港口、海岸及近海工程 |
| 导师： | 刘建起 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 天津大学 |
| 学位年度： | 2006 |
| 正文语种： | 中文 |
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