【摘要】：城市交通擁擠現象隨著城市化水平的不斷提高而日益明顯。為了緩解城市交通擁擠，從整體上采取拓寬路上交通線路、修建軌道交通外，還從局部上采取修建下穿式立交等解決重要路口的交通擁擠，使直行車輛沿下穿式立交通行而不受紅綠燈約束，從而達到整條路線的順暢。下穿式立交一般修建在車流量密集的城市主干道，因此，為了減小由于施工帶來的對城市交通的影響，修建下穿式立交時盡量縮短施工工期。本文以實際工程為背景，采用基坑明挖主體結構預制拼裝的施工工藝進行下穿立交的施工，達到基坑工程和主體工程同時施工以縮短施工周期的目的。 本文采用有限元分析法對下穿立交框架涵結構的埋置深度和橫截面各構件尺寸進行研究，采用大比例模型的靜載試驗和模態(tài)試驗對有限元模型的建模方法進行正確性佐證。在建模方法正確的基礎上，對框架涵結構的埋置深度和橫截面各構件尺寸進行參數化分析，從而得到框架涵的最適埋深以及最適埋深下受力最佳橫截面尺寸，最終取得受力合理、用料節(jié)省的下穿式立交結構尺寸。本論文主要工作及結論有： 1）通過查閱文獻資料，了解國內外隧道工程的發(fā)展和成就，熟悉相關施工工藝。此外，還介紹本論文工程背景的施工工藝、論文的主要研究內容、研究技術路線和所要達到的研究目的； 2）根據相似原理制作1:4的框架涵試驗模型，進而對試驗模型進行靜載試驗和模態(tài)試驗。靜載試驗中采用百分表和硅膠式應變片分別測得框架涵在不同工況加載受力下的控制截面的位移和應變，而模態(tài)試驗中采用加速度傳感器采集框架涵的自振頻率，對采集到的試驗數據進行篩選整理，與有限元模型下的理論數據進行對比做準備； 3）采用有限元分析軟件建立框架涵三維空間模型，其中框架涵混凝土材料和上下連接處鋼板材料采用實體單元進行模擬，框架涵和基礎之間的接觸采用彈簧單元進行模擬，模型所加荷載為試驗模型中相應位置的集中荷載，經計算并提取與試驗模型測點位置相應的位移和應力，將有限元理論值和試驗實測值進行對比分析，驗證建模方法的正確性； 4）在明確有限元建模方法正確的基礎上，將有限元模型尺寸擴大至實際工程中框架涵的尺寸，，取縱向長度為單位長度，除所加外荷載轉換成均布荷載外，有限元模型采用的單元和邊界條件均不變。在框架涵橫截面尺寸不變的條件下，研究框架涵承受土壓力和汽車荷載綜合作用下控制截面受力隨埋深變化的規(guī)律，并得到在某橫截面尺寸下的最適埋深；此外，在框架涵埋深不變的條件下，研究其橫截面各構件尺寸大小對框架涵受力的影響，進而得到優(yōu)化后的橫截面尺寸； 5）在參數化分析中，采用單一參變量分析，從結構受力安全的角度出發(fā)并最終給出了在橫截面尺寸保持不變下的最適埋深和在實際埋深下的最優(yōu)橫截面尺寸，進而對優(yōu)化前和優(yōu)化后的兩種尺寸進行對比分析，表明優(yōu)化前后的兩種框架涵橫截面尺寸，用料基本一致，但優(yōu)化后的框架涵受力性能明顯提高，由此可知，若保證優(yōu)化前后受力性能一致的基礎上，優(yōu)化后的框架涵在用料上將更經濟。
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【學位授予單位】：蘭州交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：U449.1

【參考文獻】

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本文編號：2471030