【摘要】：北方山丘區(qū)地下采煤導(dǎo)致土地塌陷,形成采煤沉陷區(qū)。由于采煤時(shí)間長(zhǎng)、程序復(fù)雜、開(kāi)采量大,多煤層開(kāi)采形成的沉陷區(qū)具有塌陷次數(shù)多、穩(wěn)定時(shí)間長(zhǎng)的特點(diǎn)。地表持續(xù)變形造成農(nóng)田建筑物受損,以致影響農(nóng)民生產(chǎn)、生活的問(wèn)題亟待解決。本文以山西省晉城市成莊礦井采煤塌陷區(qū)為研究對(duì)象,依據(jù)鋼筋混凝土涵洞相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范及其標(biāo)準(zhǔn)圖件的要求,結(jié)合國(guó)內(nèi)外采動(dòng)區(qū)涵洞抗變形的特殊處理及研究區(qū)土地綜合整治影響因素調(diào)查成果,應(yīng)用開(kāi)采沉陷學(xué)以及有限元分析原理,根據(jù)模擬地表塌陷的ANSYS二維、三維有限元模型的變形分析結(jié)果,提出了可以抵抗一定程度塌陷的農(nóng)田鋼筋混凝土圓管涵柔性設(shè)計(jì)技術(shù)和方案。論文主要獲得以下研究結(jié)果:(1)確定了抗塌陷小型圓管涵各結(jié)構(gòu)在有限元模型中的單元類型,包括管線單元、管線周?chē)罡餐馏w、接觸單元。最后確定了有效模型區(qū)域及邊界條件。(2)提出了抗塌陷小型圓管涵柔性設(shè)計(jì)技術(shù),涵蓋鋼筋配比、沉降縫、地基、涵管管身、接頭等方面。并依據(jù)傳統(tǒng)涵洞結(jié)構(gòu)力學(xué)分析方法,利用PCVX軟件證明了結(jié)構(gòu)在地基未塌陷的常規(guī)條件下符合涵洞設(shè)計(jì)規(guī)范中各項(xiàng)要求。(3)運(yùn)用ANSYS軟件,對(duì)不同厚度、不同管型的鋼筋混凝土圓管涵進(jìn)行了二維模型的靜力分析和特征值屈曲分析,確定了最優(yōu)方案和結(jié)構(gòu)最大承載力;建立了涵管三維模型,運(yùn)用非線性屈曲分析模擬了涵洞塌陷并分析其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性,提出了相對(duì)應(yīng)的配筋原則。證明所提出的涵洞設(shè)計(jì)方案能夠有效適應(yīng)20 cm的地基沉降。(4)提出了柔性接頭、四鉸式涵管、柔性地基、優(yōu)化配筋等柔性設(shè)計(jì)技術(shù)方案,該方案具有成本低、應(yīng)用方便等特點(diǎn),并給出了鋼筋混凝土圓管涵柔性設(shè)計(jì)技術(shù)的全套圖紙。
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：S26

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