【摘要】：覆土鋼波紋管涵有綜合造價低、適應(yīng)變形能力強、運輸方便、施工周期短、利于環(huán)保等明顯優(yōu)勢。研究和實際應(yīng)用調(diào)查表明該結(jié)構(gòu)的最不利受力狀態(tài)有時并不是在結(jié)構(gòu)成型后,而是在回填施工過程中,由于施工方法和工藝流程的差異,容易導(dǎo)致結(jié)構(gòu)變形過大甚至破壞。目前國內(nèi)對于該結(jié)構(gòu)施工過程的影響研究較少,缺乏合理的分析計算方法,故分析施工過程對鋼波紋管涵受力性能的影響是十分必要的。本文主要研究內(nèi)容及成果如下:(1)建立了考慮施工過程影響的有限元數(shù)值模擬模型,討論了回填施工過程中土體不同材料參數(shù)、不同本構(gòu)模型、不同側(cè)壓系數(shù)時,覆土鋼波紋管涵變形和受力隨填土高度增大的變化規(guī)律,并以此為基礎(chǔ)分析回填施工過程壓實度不同和采用非對稱回填施工方法對結(jié)構(gòu)受力變形的影響程度。結(jié)果表明:對回填土體采用Duncan/Selig非線性彈性模型和Mohr-Coulomb彈塑性模型結(jié)合的改進本構(gòu)模型能正確反映鋼波紋管涵在施工過程中的受力情況,增大側(cè)壓系數(shù)能增大土-結(jié)相互作用對管涵的影響;壓實度對回填施工過程中管涵變形、管頂土壓力以及涵頂回填階段的應(yīng)力影響較大,且應(yīng)保證壓實度大于95%;鋼波紋管涵回填至管頂時,非對稱回填引起結(jié)構(gòu)的變形變化量和應(yīng)力變化量均達到最大,管涵較容易出現(xiàn)最不利受力狀態(tài),應(yīng)嚴格控制對稱回填從而避免對結(jié)構(gòu)造成損害。(2)對廣西某實際覆土鋼波紋管涵回填施工過程進行了現(xiàn)場測試,并將實測結(jié)果與有限元數(shù)值模擬計算結(jié)果進行對比分析。結(jié)果表明:回填壓實度和非對稱施工對結(jié)構(gòu)受力性能影響較大,且有限元數(shù)值模擬計算結(jié)果與實測結(jié)果吻合較好,說明本文選用的有限元建模方法適用于工程實際情況。(3)對管涵楔形部位填充橡膠混凝土與普通回填土進行了對比模型試驗,并用有限元建模進行了數(shù)值模擬和參數(shù)分析,研究了楔形部位填充對管涵施工過程的影響程度。結(jié)果表明:與傳統(tǒng)回填相比,在楔形部位填充橡膠混凝土能一定程度上改善結(jié)構(gòu)在回填過程中的變形和受力;填充橡膠混凝土比普通混凝土更有利于管涵的變形和受力,橡膠摻量越大優(yōu)勢越凸顯,且應(yīng)結(jié)合技術(shù)和經(jīng)濟分析確定適合的填筑范圍。
【學位授予單位】：北京交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：U449.5
【圖文】：

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一三維有限元幾何模型

【參考文獻】

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本文編號：2783928