多年冻土地区无基波纹管涵洞变形和应力分析

摘要

该文主要利用ANSYS软件从理论上对多年冻土地区无基波纹管涵洞的受力性能进行分析,论文共分五部分,第一部分,绪论,主要介绍了冻土和波纹管涵洞的国内外发展和研究概况,同时阐明该论文的研究方法和内容;第二部分,冻土的基本理论,介绍了冻土的分布,冻土的定义,及其国内外冻土类型划分,同时介绍了冻土的物理和力学性质;第三部分,介绍了多年冻土地区常用的涵洞形式,及其这些涵洞在多年冻土地区的使用状况,通过对比分析重点介绍了波纹管涵洞的突出特点;第四部分,是论文的核心部分,通过有限元软件ANSYS对多年冻土地区无基波纹管涵洞受力性能进行仿真分析,主要有三方面的内容:一,对波纹管和普通钢管的受力进行对比分析,通过分析得出波纹管具有较明显的轴向补偿位移的作用,说明波纹管具有较大的延伸性,同时随着直径的减小轴向补偿位移的能力越大;二,对多年冻土地区常用的直径为1.0m、1.5m管涵在底面两端产生不同程度冻胀量时,针对不同的换填厚度、壁厚、上部填土厚度对其变形和应力进行分析,根据该文的分析,得出直径为1.0m波纹管涵洞最小换填厚度为0.6m,最小壁厚为2.7mm;直径为1.5m波纹管涵洞最小换填厚度为0.3m,最小壁厚为2.7mm;上部填土适当增加,可减缓冻胀量的影响;三,对上面确定的直径为1.0m和1.5m波纹管涵洞结构进行融沉分析,其涵管变形和最大应力均未超过容许值.第五部分,结论.通过该文分析,在多年冻土地区应用波纹管涵,发挥其优良的变形能力和钢材的抗拉性能及抗疲劳性能较好的特点,对预防和彻底解决涵洞因冻胀和融沉而导致的破坏较为有效.

目录

文摘

英文文摘

1绪论

1.1国内外的研究现状和发展趋势

1.1.1冻土的国内外的研究现状和发展趋势

1.1.2波纹管涵洞的国内外的研究现状和发展趋势

1.2本文的研究内容和研究方法

2冻土的基本理论

2.1国内外冻土类型划分研究概况

2.1.1我国的冻土分布

2.1.2冻土的定义

2.1.3国内外冻土类型划分

2.2冻土的基本性质

2.2.1冻土的物理性质

2.2.2冻土的力学性质

3多年冻土地区的波纹管涵洞

3.1多年冻土地区常用涵洞形式

3.2波纹管涵洞

3.2.1波纹管涵洞的基本形式

3.2.2波纹管涵洞的优越性

4有限元的仿真分析

4.1有限元软件ANSYS6.1介绍

4.2有限元模型的描述

4.2.1单元模型

4.2.2本构关系模型

4.2.3接触单元

4.2.4波纹管-冻土相互作用模型参数

4.3波纹管涵洞受力性能数值模拟结果的分析

4.3.1波纹管涵洞与普通钢管力学对比分析

4.3.2多年冻土地区波纹管涵洞的冻胀分析

4.3.3多年冻土地区波纹管涵洞的融沉分析

5结论

参考文献

致谢