本文選題：公路工程　切入點：鋼波紋管涵洞　出處：《蘭州交通大學》2015年碩士論文

【摘要】：鋼波紋管涵洞以其自身簡便耐用的特點區(qū)別于其他傳統(tǒng)形式的涵洞,并越來越多地被應用于道路工程建設中,但到目前為止國內尚未形成一套詳細的設計和施工技術標準,這為鋼波紋管涵洞的推廣使用造成了諸多不便。因此,本文依托湖濱路段鋼波紋管涵洞工程實例,結合在實際工程中遇到的多種技術問題,采用數(shù)值模擬技術,考慮了道路結構、材料性能、接觸狀態(tài)、荷載形式等條件,利用ANSYS建立了鋼波紋管涵洞三維有限元模型,對其展開分析研究。根據(jù)車輛荷載的作用位置和形式,分別對不同作用位置、水平荷載、全車荷載作用下的有限元模型進行計算,對鋼波紋管涵洞的應力與變形特性以及道路結構中土體的豎向位移進行分析后,確定了應力和變形最不利位置,以及車輛荷載作用位置、水平荷載和全車荷載對鋼波紋管涵洞的影響程度。在重力作用下和車輛荷載作用下,通過有限元計算,分析了鋼波紋管涵洞覆土厚度以及它與土體接觸面摩擦系數(shù)的影響。結合湖濱路段施工中遇到的問題,分析了鋼波紋管涵洞下部兩側暗三角部位填筑物及混凝土基礎對整個涵洞力學性能與變形狀態(tài)的影響,得到了鋼波紋管涵洞的應變、應力、沉降等各項指標的規(guī)律;通過建立有限元模型,對鋼波紋管涵洞群進行分析,確定了鋼波紋管涵洞之間的相互影響程度和范圍;對鋼波紋管涵洞縱向連接處螺栓進行近似簡化,采用耦合節(jié)點平動位移自由度,釋放節(jié)點轉動自由度進行計算分析,考慮連接處受螺栓布置與數(shù)量的影響,得出了連接處的應力和變形規(guī)律。通過數(shù)值計算分析得出的結論,為湖濱路段鋼波紋管涵洞群施工控制參數(shù)的研究提供了理論依據(jù),優(yōu)化了鋼波紋管涵洞施工方法,為補充鋼波紋管涵的結構設計提供了建議。本文從實際工程入手,在采用Drucker-Prager準則模擬土體的彈塑性(材料非線性)和考慮鋼波紋管涵洞與土體相互作用而引入接觸狀態(tài)(狀態(tài)非線性)的基礎上,建立了更為接近工程實際的有限元模型。在重力作用和車輛荷載作用下,經過計算分析得到了鋼波紋管涵洞在多種情況下的受力和變形規(guī)律,進行可行的預防處理措施和施工控制參數(shù)研究,為鋼波紋管涵洞的設計和施工提供合理的指導,以控制和預防病害,有效的保證鋼波紋管涵洞的安全性與耐久性,對我國鋼波紋管涵洞的推廣應用有一定的促進作用。
[Abstract]:The steel corrugated pipe culvert is different from other traditional culverts because of its simplicity and durability, and is more and more used in road engineering construction. But up to now, a set of detailed design and construction technical standards have not been formed in our country.This caused a lot of inconvenience for the popularization and use of steel bellows culvert.Therefore, based on the practical example of the steel corrugated pipe culvert in the Hubin section, combined with the various technical problems encountered in the actual project, the numerical simulation technology is used to consider the road structure, material performance, contact state, load form and so on.The three-dimensional finite element model of steel bellows culvert is established by ANSYS and analyzed.According to the position and form of vehicle load, the finite element model under different action position, horizontal load and whole vehicle load is calculated.After analyzing the stress and deformation characteristics of steel corrugated pipe culvert and the vertical displacement of soil in road structure, the most unfavorable position of stress and deformation and the position of vehicle load are determined.The influence of horizontal load and whole vehicle load on steel bellows culvert.Under the action of gravity and vehicle load, the influence of the thickness of steel corrugated pipe culvert and the friction coefficient of the interface between the culvert and the soil is analyzed by finite element method.Combined with the problems encountered in the construction of the lakeside section of the culvert, the influences of the filling and the concrete foundation on the mechanical properties and deformation state of the culvert in the lower side of the steel corrugated culvert are analyzed, and the strain and stress of the culvert of the steel corrugated pipe are obtained.Through establishing the finite element model, analyzing the steel corrugated pipe culvert group, determining the mutual influence degree and scope of the steel corrugated pipe culvert, simplifying the bolt at the longitudinal joint of the steel corrugated pipe culvert,The coupling joint displacement degree of freedom is calculated and analyzed by releasing the rotational freedom degree of the joint. Considering the influence of bolt arrangement and quantity, the stress and deformation laws of the joint are obtained.The conclusion obtained by numerical calculation and analysis provides a theoretical basis for the study of construction control parameters of steel corrugated pipe culvert group in Hubin section, optimizes the construction method of steel corrugated pipe culvert, and provides suggestions for the structural design of supplementary steel corrugated pipe culvert.In this paper, the Drucker-Prager criterion is used to simulate the elastoplasticity (material nonlinearity) of soil and the contact state (state nonlinearity) is introduced by considering the interaction between steel bellows culvert and soil.A more practical finite element model is established.Under the action of gravity and vehicle load, the stress and deformation law of steel bellows culvert under various conditions are obtained through calculation and analysis, and the feasible preventive treatment measures and construction control parameters are studied.It can provide reasonable guidance for the design and construction of steel corrugated pipe culvert in order to control and prevent the disease, effectively guarantee the safety and durability of steel corrugated pipe culvert, and promote the popularization and application of steel corrugated pipe culvert in China.
【學位授予單位】：蘭州交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：U449.83

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本文編號：1717081