土锚钢板桩结构计算分析研究

摘要

预应力土锚能有效地控制钢板桩的水平位移、改善钢板桩的受力情况,淮安三线船闸在国内首次将压力分散型土锚钢板桩结构应用于永久性结构.压力分散型土锚钢板桩结构是一种结构型式新颖、受力机制合理的结构,特别是压力分散型土锚的受力与传力机制与传统的土锚相比更具合理性,粘结应力分布更均匀,防腐性能与耐久性能大为提高.该文简单回顾了土锚、钢板桩及土锚钢板桩结构在工程中的各种应用,研究了土锚钢板桩结构的计算分析方法.钢板桩的竖向弹性地基梁法在工程设计中具有较强的实用价值,本文在ANSYS软件中实现了考虑土锚钢板桩结构施工因素的竖向弹性地基梁法.该文土锚钢板桩结构的平面应变有限元分析是在原有基本程序基础上,通过添加相关功能模块、修正缺陷后完成的.在土锚钢板桩结构的平面应变有限元分析中,接触面单元、杆单元与梁单元的联结处存在自由度协调的问题,该文通过扩充单元劲度矩阵的方法,成功解决了这一问题,处理后的接触面单元兼起Goodman接触面单元与过渡单元的双重作用.该文应用非线性有限元分析程序,模拟了淮安三线船闸的施工过程,计算分析了各特征施工步下的位移、内力与墙后土压力的分布及土锚与支撑的轴力变化情况,并分析了钢板桩变形与内力的部分影响因素.土锚是土锚钢板桩结构中的一个关键部分,该文模拟了土锚与土接触面上的荷载传递规律,建立了压力分散型土锚的轴对称有限元分析模型,对其设计计算方法作了初步的研究,并与淮安三线船闸的部分实测资料进行了对比计算分析.该文对土锚钢板桩结构计算分析的研究,可为土锚、钢板桩及土锚钢板桩类似结构的设计与分析研究提供借鉴与参考.

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

§1.1钢板桩在工程中的应用

§1.2土锚在工程中的应用

§1.3土锚钢板桩在工程中的应用

§1.4问题的提出

§1.5本文所做的工作

第二章钢板桩的传统计算方法

§2.1钢板桩的古典计算方法

§2.2考虑土锚钢板桩支护结构施工因素的竖向弹性地基梁法

§2.3竖向弹性地基梁法工程应用实例

§2.4本章小结

第三章钢板桩的平面应变有限元分析

§3.1概述

§3.2邓肯-张土体本构模型

§3.3单元类型及其劲度矩阵

§3.4土体非线性有限元分析

§3.5不同单元联结问题的处理

§3.6有限元程序的编制简介

§3.7本章小结

第四章压力分散型土锚的计算方法

§4.1压力分散型土锚的荷载传递

§4.2压力分散型土锚的平面有限元分析

§4.3压力分散型土锚的设计计算

§4.4本章小结

第五章工程实例分析

§5.1工程概况

§5.2基本资料

§5.3淮安三线船闸土锚钢板桩闸室墙施工模拟

§5.4土锚钢板桩结构变形与内力的影响因素分析

§5.5本章小结

第六章结论与展望

§6.1结论

§6.2展望

参考文献

硕士研究生期间发表的论文

致谢