本文關(guān)鍵詞：填土高度對鋼波紋管涵洞預拱度設(shè)置影響的研究

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【摘要】：近年來,伴隨著我國的科學技術(shù)不斷提高以及鋼鐵行業(yè)的持續(xù)發(fā)展,鋼材質(zhì)結(jié)構(gòu)物越來越多的被廣泛應用于實際工程當中。其中,公路、鐵路等交通工程因其工程項目的復雜性及多變性,其對使用和建造的結(jié)構(gòu)物提出了更高的適應性要求。鋼波紋管涵洞因其具有的諸多優(yōu)點及相關(guān)特性,大量的被用于交通工程的建設(shè)當中。該類結(jié)構(gòu)物的耐久性、安全性、適用性等得到了實際工程的驗證,且人們也開始重視起該類結(jié)構(gòu)物的研究及發(fā)展。目前國內(nèi)外對波紋管涵洞的研究方向和內(nèi)容都較為集中,主要在鋼波紋管結(jié)構(gòu)的防腐問題,凍土地區(qū)凍融循環(huán)對涵洞的應變應力的影響及管體周圍的土體對波紋管涵洞的綜合影響以及鋼波紋管涵的受力變形的研究上,對鋼波紋管管涵洞預拱度設(shè)置的研究較少。鋼波紋管涵洞采用的制造工藝和技術(shù)為將縱向截面為波紋形狀的鋼整管或波紋狀形狀的鋼片、鋼板,通過拼裝、連接成波紋整管。鋼波紋管涵洞因其特有的構(gòu)造型式,即沿管軸截面為波紋形狀,故使其在受荷作用下具有優(yōu)良的受力變形特征。管涵在正常使用中將在受力和基礎(chǔ)沉降的作用下發(fā)生變形,若預拱度設(shè)置過大,管體呈上拱曲線,將不能充分發(fā)揮鋼材的抗拉,抗壓,抗剪的力學性能,并且對改善管體的整體位移情況和變形恢復性能不利,從而會對鋼波紋管涵洞正常使用造成影響；在現(xiàn)場工程的正常使用中,若預拱度設(shè)置不足,會導致涵洞過水不暢,管中存在大量積水,使得波紋管鋼材和涵洞基礎(chǔ)長期浸泡于水中,對兩者的變形和受力不利,從而會對涵洞的使用年限造成影響、減少其正常使用的壽命。預拱度設(shè)置不足或預拱度設(shè)置過大都會對鋼波紋管涵的變形產(chǎn)生不利的影響,故需開展工作研究并找出合理的預拱度設(shè)置值,用以指導實際工程。本課題以江西省萬宜(萬載—宜春)高速公路的波紋管涵洞為研究對象抽取5個涵洞現(xiàn)場實測用以數(shù)值分析。具體標段為CK0+243段,K28+620段,K140+220段,MRK33+240段,MRK33+490段。同時,通過室內(nèi)有限元模擬分析不同工況下的鋼波紋管涵洞的受力情況,經(jīng)數(shù)值分析后,找出鋼波紋管涵洞的預拱度設(shè)置規(guī)律并給出相應回歸公式以供實際工程設(shè)計及施工參考。本文為室內(nèi)模擬部分。通過建模分析,本課題研究找出了波紋鋼板與鋼板建模的等效問題的處理方法以及通過多組室內(nèi)模擬實驗驗證了建模中下部土體對數(shù)值分析精確度的影響并得出解決該類問題的相應的對應關(guān)系。最后經(jīng)數(shù)值分析和現(xiàn)場實測數(shù)據(jù)對比得出結(jié)論及相關(guān)預拱度設(shè)置公式。波紋管預拱度設(shè)置時,填土高度為主要影響因素；預拱度的設(shè)置值隨填土高度的增高而增大。
【關(guān)鍵詞】：鋼波紋管 填土高度 預拱度 涵洞
【學位授予單位】：西安工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：U449.83
【目錄】：

• 摘要3-5
• Abstract5-9
• 1 緒論9-16
• 1.1 選題依據(jù)及研究意義9-10
• 1.1.1 課題背景9
• 1.1.2 課題的研究意義9-10
• 1.2 鋼波紋管涵洞國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及意義10-14
• 1.2.1 國外研究現(xiàn)狀與發(fā)展動態(tài)10-11
• 1.2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀與發(fā)展動態(tài)11-13
• 1.2.3 鋼波紋管涵洞的優(yōu)點13-14
• 1.3 本文研究的目的和內(nèi)容14
• 1.3.1 本文的研究目的14
• 1.3.2 本文的研究內(nèi)容14
• 1.4 研究方法和技術(shù)路線14-16
• 1.4.1 研究方法14
• 1.4.2 技術(shù)路線14-16
• 2 預拱度研究理論與方法16-22
• 2.1 概述16-17
• 2.2 ANSYS軟件簡介17
• 2.3 創(chuàng)建涵洞模型17-19
• 2.3.1 單元類型和材料的選取17-18
• 2.3.2 創(chuàng)建有限元模型18
• 2.3.3 網(wǎng)格劃分、荷載和邊界條件18-19
• 2.4 波紋管涵在有限元模擬計算中的等效研究19-21
• 2.5 模型下部土體的研究21-22
• 3 現(xiàn)場實測與模型可行性分析22-37
• 3.1 工程概況22-25
• 3.1.1 工程背景22-24
• 3.1.2 工程及實驗現(xiàn)場情況24-25
• 3.2 現(xiàn)場試驗25-28
• 3.2.1 實驗儀器及方法25-26
• 3.2.2 實測數(shù)據(jù)26-28
• 3.3 室內(nèi)模擬28-36
• 3.3.1 建模方法28-30
• 3.3.2 現(xiàn)場試驗與室內(nèi)模擬對比分析30-36
• 3.4 本章結(jié)論36-37
• 4 鋼波紋管涵洞有限元分析37-80
• 4.1 概述37
• 4.2 有限元模擬計算研究37-80
• 5 結(jié)論80-83
• 5.1 主要結(jié)論80-81
• 5.2 展望81-83
• 參考文獻83-86
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文86-87
• 致謝87-89

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本文編號：676506