株洲航电枢纽特殊地基处理及优化设计

摘要

该文首先分析了株洲航电枢纽工程中的特殊地基-风化深槽的几种可能处理方案,并采用非线性有限元理论,建立了适合混凝土和土体材料的弹塑性数学模型;然后以有限元分析软件ANSYS为工具,编制了对所选取的地基处理方案进行稳定性分析的APDL语言,并对最终处理方案-混凝土拱的力学特性进行了分析和研究,确定了处理方案的初步尺寸,提出了进一步优化的措施.主要研究内容如下:1、综合各种条件,探讨合理的地基处理措施,分析株洲航电枢纽工程特殊不良地基-溶蚀风化深槽处理方案(混凝土拱)的可行性.2、运用Drucker-Prager屈服准则,考虑材料的非线性以及不同材料之间接触面上的状态非线性特性,建立了适合混凝土和土体材料的弹塑性数学模型.3、针对所提出的地基处理方案,采用有限元分析软件ANSYS,根据实际情况,以能正确反映实际结构系统的力学状态为原则,分别约束模型左、右边界的水平位移以及下边界的竖向位移,建立了有限元分析的几何模型,同时编制了对最终地基处理方案进行稳定性分析的APDL程序语言.4、根据工程结构物应力、变形、沉降、位移等方面的综合控制要求,初步对比分析了上部结构蓄水前后,基础混凝土拱在两种荷载作用下,结构内的应力及变形分布的特征情况,明确了拱结构内的受力危险区域.5、就风化槽土体、混凝土弹性模量以及混凝土与周围岩石之间的摩擦系数等参数对混凝土拱结构受力的影响进行了初步的探讨,同时比较分析了几种不同尺寸混凝土拱内产生的最大应力和最大位移,对初始的几何模型进行了改进,并提出了株洲航电枢纽复杂地基处理的优化方案,确定了经济、合理的尺寸大小.6、运用单元生死功能,初步模拟分析了随着施工过程的进行,基础混凝土拱内的应力及变形的发展、变化情况.

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

1.1问题的提出

1.2国内外研究概况

1.3本文的主要研究内容

第二章有限元基本理论

2.1有限元方法及理论基础

2.2 ANSYS软件简介

2.3材料Drucker-Prager弹塑性模型

2.4接触非线性理论

第三章计算模型仿真过程

3.1仿真技术概述

3.2仿真力学模型的建立

3.3实际结构二维仿真过程

第四章有限元分析结果及其讨论

4.1蓄水后整体模型受力分析

4.2蓄水前混凝土拱结构受力分析

4.3蓄水后混凝土拱结构受力分析

4.4蓄水前、后结果的对比

4.5本章小结

第五章设计方案的优化分析

5.1风化槽土体对拱结构模型受力的影响

5.2混凝土材料参数对拱结构模型受力的影响

5.3混凝土拱最小厚度对拱结构模型受力的影响

5.4本章小结

第六章混凝土结构施工过程的模拟分析

6.1单元生死的含义及其原理

6.2单元生死的应用

6.3工程实例

6.4结果分析

第七章主要结论

致谢

参考文献

附录A(攻读学位期间所参加的科研工作及发表论文目录)

附录B

附录C

附录D

附录E