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U型桥台数值分析与开裂机理研究
| 论文题名： | U型桥台数值分析与开裂机理研究 |
| 关键词： | U型桥台;库仑土压力理论;有限元分析;数值计算;加固措施 |
| 摘要： | 近年来,随着中国基础设施建设的加快,特别是交通基础设施建设迅速,在全国兴起了建设高等级公路的高潮.由于高等级公路对路基宽度、路面标高要求较普通低等级公路高,出现了大量高大重力式桥台(又称U型桥台).西部地区因受到地质、地形的限制,高大重力式桥台已成为连接路堤和桥梁最常用的结构.该文中提到的高大重力式桥台,是指其宽度、高度都远远大于常规桥台的尺寸.然而,在实际使用和施工过程中,常常出现U型桥台开裂的现象.调查表明,随着高度和宽度的不断增大,U型桥台呈现出一定规律性的病害,如在前墙与侧墙隅角处开裂,或在前墙中部开裂,而且桥台开裂大多出现在桥台台内填土施工过程中,裂缝发展迅速,严重影响桥梁的施工进度和日后安全使用.既然桥台开裂大多集中在台内填料施工过程中,说明台内填料对桥台本身产生了土压力作用.目前国内颁布的规范中,仅规定台内填料作为桥台自重的一部分,用于计算桥台整体稳定性和地基承载力,而没有规定应验算填料对桥台的受力.为此,该文在广泛收集、整理国内外高大桥台破坏问题相关研究的基础上,提出了在设计、施工U型桥台时,应计入台内填料土压力对桥台的影响,推导了台后土体破裂面受到侧墙限制的土压力计算公式,开展了不同高度和宽度的U型桥台加固前后的有限元数值计算和比较.在此基础上,较为系统而全面地分析了桥台变形及破坏的机理,提出了相应的设计改进方法和加固措施,为今后桥规修订提供了理论依据.论文完成的主要研究工作有:1)在广泛收集国内外高大桥台破坏问题的相关资料基础上,分析了U型桥台的研究现状及实际工程中存在的问题.2)依据库仑土压力理论,推导了台后土体破裂面受限时,侧墙土压力计算公式,并给出了相应的适用条件.3)针对不同的桥台宽度和高度,运用大型有限元程序MSCNASTRAN进行大量数值计算,分析了桥台高度及宽度的变化对桥台受力的影响.4)提出倒角法、拉筋法等改进加固方法,并采用MSCNASTRAN程序对现有桥台结构及改进加固后的桥台位移、应力的分布变化规律对比分析,从而得出相应的变形破坏规律,并检验了改进加固效果.5)提出了U型桥台的设计与施工方面的建议,为今后的设计、施工提供理论依据,也为今后规范的修订提供参考. |
| 作者： | 胡娟 |
| 专业： | 桥梁与隧道工程 |
| 导师： | 周水兴;陈世民 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 重庆交通学院 |
| 学位年度： | 2004 |
| 正文语种： | 中文 |
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