本文關鍵詞：侯莊涵洞周圍土體三維非線性有限元分析，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：我國是一個水資源總量比較豐富的國家,位列世界第六。但是人均水資源占有量僅占世界人均水資源占有量的25%。隨著中國人口的增加、經(jīng)濟的發(fā)展和全球變暖的影響,我國的缺水狀況不斷加劇。為了減緩城市水資源緊缺的狀況,長距離輸水、引水,調(diào)水成為缺水城市獲得水源補給的重要手段。涵洞工程是重要的輸水結(jié)構(gòu),在水利工程、公路工程應用廣泛。現(xiàn)在對這種結(jié)構(gòu)的研究大部分只針對涵洞本身的力學特性,對于洞身與周圍土體的作用力及變形等研究較少。隨著修建的涵洞埋深越來越大,分析涵洞與周圍土體間的作用情況愈來愈重要。侯莊分流涵洞具有高埋深的特點,存在較大的土壓力。本文針對涵洞洞身與周圍土體的作用情況,提出了高埋深涵洞洞身與周圍土體三維非線性有限元分析研究的課題。本課題選取侯莊分流涵洞為研究對象,根據(jù)相關力學理論知識,采用大型模擬軟件ANSYS建立三維有限元模型,分別選取完建時期、運行時期、檢修時期三種工況進行分析研究,利用三維有限元求解,得出相應結(jié)果；進而研究了鋼筋混凝土箱涵與回填土、地下土的應力應變關系,分析了土體在不同工況下的變形和沉降量,給出了涵洞最大受力位置和土體最大沉降量,為工程后期維護提供了有效的參考,同時確定了不同工況下涵洞洞身與周圍土體間的作用情況以及土體的變化情況,實現(xiàn)了高埋深涵洞在最大受力情況下的分析,給實際工程提供了有效的參考,也為將來的類似研究提供了一定的依據(jù)。研究成果表明：1、在完建時期,涵洞主要承受土壓力,在周圍土體的作用下,涵洞在Y向產(chǎn)生的應力和位移最大；2、在運行時期,涵洞在承受土壓力的同時,還承受一定的水壓力,相較于完建時期,涵洞所受的拉應力略顯提高,壓應力有所降低,這是由于充水狀態(tài)下水對洞身的浮托力所致；3、在檢修時期,涵洞處于部分充水部分無水狀態(tài),檢修洞室所受壓力最大,洞身頂角外側(cè)與土體交界面處拉應力有連續(xù)貫通的趨勢,此種工況最為不利。但仍滿足工程相關規(guī)范的要求。
【關鍵詞】：涵洞 有限元 數(shù)值模擬 土體
【學位授予單位】：中國海洋大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TV223
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-12
• 1 緒論12-19
• 1.1 涵洞工程概括12-15
• 1.1.1 涵洞的構(gòu)造12-14
• 1.1.2 涵洞工程布置形式14-15
• 1.2 涵洞工程結(jié)構(gòu)研究現(xiàn)狀15-17
• 1.3 課題的提出17-18
• 1.4 本課題研究內(nèi)容18-19
• 2 涵洞工程非線性有限元理論基礎19-38
• 2.1 數(shù)值模擬方法概述19-24
• 2.1.1 有限元法的起源和特點19-20
• 2.1.2 有限元法求解20-22
• 2.1.3 ANSYS軟件求解22-24
• 2.2 鋼筋混凝土有限元法的發(fā)展24-25
• 2.3 鋼筋混凝土有限元模型25-27
• 2.3.1 分離式模型25
• 2.3.2 組合式模型25-26
• 2.3.3 整體式模型26-27
• 2.4 非線性有限元分析27
• 2.5 鋼筋混凝土非線性有限元分析27-35
• 2.5.1 混凝土本構(gòu)模型28-33
• 2.5.2 鋼筋的本構(gòu)模型33-35
• 2.6 鋼筋和混凝土的本構(gòu)關系35-36
• 2.7 土體的非線性分析36-37
• 2.8 本章小結(jié)37-38
• 3 侯莊分流涵洞有限元模型的建立38-58
• 3.1 工程概括38-43
• 3.1.1 概述38
• 3.1.2 水文、地質(zhì)條件38-40
• 3.1.3 工程結(jié)構(gòu)布置40-43
• 3.2 有限元模型的建立43-46
• 3.2.1 模型尺寸選取43-44
• 3.2.2 模型單元選取44-46
• 3.3 材料參數(shù)選取46-48
• 3.3.1 混凝土材料參數(shù)46-47
• 3.3.2 鋼筋材料參數(shù)47
• 3.3.3 土體材料參數(shù)47-48
• 3.4 模型網(wǎng)格劃分和邊界條件48-50
• 3.4.1 網(wǎng)格劃分48-49
• 3.4.2 邊界條件49-50
• 3.5 工況的選取50-54
• 3.5.1 工況的具體選擇50-52
• 3.5.2 涵洞荷載計算52-54
• 3.6 模型的非線性加載和求解分析選擇54-56
• 3.7 模型驗證56-58
• 3.7.1 孔徑尺寸56-57
• 3.7.2 地基承載力核算57-58
• 4 涵洞模型工況分析58-71
• 4.1 完建時期涵洞有限元分析58-62
• 4.1.1 涵洞計算結(jié)果分析58-60
• 4.1.2 土體計算結(jié)果分析60-62
• 4.2 運行時期涵洞有限元分析62-66
• 4.2.1 涵洞計算結(jié)果分析62-64
• 4.2.2 土體計算結(jié)果分析64-66
• 4.3 檢修時期涵洞有限元分析66-69
• 4.3.1 涵洞計算結(jié)果分析66-68
• 4.3.2 土體計算結(jié)果分析68-69
• 4.4 本章小結(jié)69-71
• 5 結(jié)論與展望71-73
• 5.1 結(jié)論71-72
• 5.2 展望72-73
• 參考文獻73-75
• 致謝75-76
• 個人簡歷76
• 發(fā)表的學術論文76

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  本文關鍵詞：侯莊涵洞周圍土體三維非線性有限元分析，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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本文編號：364186