地下车库覆土压力分布规律及覆土下消防车等效均布活荷载合理取值问题的研究

摘要

近年来，随着城市私家车拥有量的迅猛增加，地下车库越来越多的应用于高层住宅小区，地下车库的设计理论也越来越受到人们的关注。但在地下车库设计时，覆土压力荷载的大小及分布与消防车等效均布活荷载的取值问题没有得到足够的重视，设计规范的规定也过于模糊，不便于实际应用。因此，本文从以下两个方面进行了研究:
　　(1)采用有限元方法建立了土-地下车库结构共同作用有限元模型，研究了覆土压力在地下车库顶面上的分布规律，并考虑了覆土厚度、覆土粘聚力和内摩擦角、结构刚度、土-结构接触面摩擦系数等主要因素对覆土压力大小及分布的影响，研究结果表明:作用于地下车库顶面的覆土压力并非均匀分布，随着覆土厚度的增加，板内上方土体的卸载趋势逐渐增大，并趋于稳定;随着覆土粘聚力和内摩擦角的增大，板顶覆土压力逐渐减小并趋于稳定;随着板厚度的增加，覆土压力呈线性增加，而随着梁高的增加，覆土压力亦有同样的增加趋势。土与结构接触面摩擦系数对覆土压力的大小和分布影响不明显。
　　(2)根据我国《建筑结构荷载规范》(GB50009-2001)(2006年版)关于消防车荷载的相关规定，考虑等效均布荷载的等效原则、消防车最不利布置方式进行理论分析，得到了等效均布荷载与板跨、覆土厚度的关系，并采用ANSYS有限元软件研究了单、双向板在不同板跨及覆土厚度下等效均布活荷载的合理取值，研究结果表明:《荷载规范》对地下车库消防车荷载的取值规定过于笼统，在板跨度较小、覆土厚度较薄的情况下，单、双向板的等效均布活荷载取值偏小;在足够覆土厚度条件下，单、双向板的等效均布活荷载可统一取为13kN/m2。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 选题背景及研究意义

1．1．1 选题背景

1．1．2 研究意义

1．2 填埋式结构物土压力的研究现状

1．2．1 地下车库土压力的研究现状

1．2．2 涵洞垂直土压力的研究现状

1．3 土拱效应研究现状

1．4 消防车等效均布荷载的研究现状

1．5 本文主要工作

第二章 基本理论

2．1 土与地下车库结构的本构关系

2．1．1 土的本构关系

2．2．2 地下车库结构的本构关系

2．2 有限元法基本理论

2．2．1 有限元概述

2．2．2 有限元法求解的一般步骤

第三章 土与地下车库结构共同作用的有限元分析

3．1 ANSYS有限元程序简介

3．2 土与地下车库结构模型在ANSYS上的实现

3．2．1 单元选择

3．2．2 几何模型的建立

3．2．3 材料性质

3．2．4 网格划分及有限元模型的建立

3．2．5．土体与车库结构弹塑性接触的实现

3．2．6 加载及收敛控制策略

3．3 土-结构接触面土压力分布规律分析

3．3．1 土压力分布规律分析

3．3．2 覆土厚度变化对土压力分布的影响

3．2．2 覆土性质的影响

3．2．3 结构刚度的影响

3．3．5 覆土与结构接触面摩擦系数的影响

第四章 覆土条件下板的等效均布活荷载计算分析

4．1 消防车的主要技术指标

4．2 冲击系数的选取

4．3 消防车等效均布活荷载的计算方法

4．3．1 轮压的扩散与叠加

4．3．2 楼面等效活荷载的计算方法

4．4 覆土条件下板的等效均布活荷载的有限元计算

4．4．1 覆土条件下单向板等效均布活荷载有限元计算

4．4．2 覆土条件下单向板等效均布活荷载分析

4．4．3 覆土条件下双向板等效均布活荷载有限元计算

4．4．2 覆土条件下双向板等效均布活荷载分析

第五章 结论与展望

5．1 结论

5．2 展望

致谢

参考文献

攻读学位期间的研究成果