基于振动理论分析城市道路检查井纵向位移研究

摘要

检查井的沉降给社会带来很大危害,且每年用于维修检查井的费用也在递增.为此,怎样有效减小检查井沉降、减小经济和社会损失已成为国内外学者关注的对象. 在总结前人成果的基础上,本文分别对等截面检查井和变截面检查井进行了研究,并对其解法进行比较分析,然后将检查井振动理论用于实际工程；其主要工作如下: 检查井在交通荷载作用下发生纵向振动位移,是和检查井周围土体、道路的相互作用密不可分的.为研究方便,本文在基本假设的基础上,对等截面检查井进行受力分析,建立了等截面检查井的纵向振动方程；然后运用分离变量等数学方法,求得等截面检查井顶纵向振动位移解析解；进一步分析了等截面检查井纵向振动性状,得到影响等截面检查井纵向振动位移的主要因素. 实际的检查井大都是变截面的,而等截面检查井纵向振动位移方程主要适合等截面检查井.因此,有必要针对变截面检查井进行分析.本文在基本假设的基础上,对变截面检查井进行受力分析,进而建立交通荷载作用下变截面检查井纵向振动定解问题；利用拉普拉斯、傅里叶等积分变换以及阻抗函数传递性质,求得检查井的井顶位移在拉普拉斯域内的解析解；然后利用卷积定理和傅里叶逆变换求得交通荷载作用下检查井井顶纵向振动位移在时域内的半解析解.在此基础上,分5种情况针对变截面检查井进行了纵向振动性状分析,得到影响变截面检查井纵向振动位移的主要因素. 通过分析研究,分别对等截面法和变截面法的理论和位移曲线进行对比,发现变截面法能更好的分析说明实际问题. 最后,本文对实际工程进行研究分析；提出了改进型检查井；并利用变截面法对原设计检查井和改进型检查井进行分析比较,发现改进型检查井能够有效地减小纵向振动位移和缩短达到位移稳定值所需的时间.

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

§1.1研究背景与意义

1.1.1城市道路中检查井沉降问题的提出

1.1.2城市道路中检查井沉降产生的过程

1.1.3城市道路中检查井沉降问题的危害

1.1.4杭州市区城市道路中检查井沉降问题的调查

§1.2研究成果和现状

1.2.1桩纵向振动理论

1.2.2管道纵向振动研究现状

1.2.3土与结构相互作用理论

§1.3存在的问题

§1.4本文的研究内容

§1.5本文研究目标

第二章检查井力学模型的建立以及参数的确定

§2.1等截面检查井力学模型的建立

§2.2变截面检查井力学模型的建立

§2.3土体参数的确定

2.3.1土与结构相互作用

2.3.2最大剪切模量的经验估计

2.3.3土体参数简化

§2.4城-A级交通荷载的模拟

2.4.1城-A级交通荷载模拟为长期均布荷载

2.4.2城-A级交通荷载模拟为移动恒载

2.4.3城-A级交通荷载模拟为稳态简谐荷载

§2.5小结

第三章等截面检查井纵向振动分析

§3.1前言

§3.2定解问题的建立

§3.3定解问题的求解

3.3.1定解问题齐次化

3.3.2定解问题分解

3.3.3求解定解问题Ⅲ

3.3.4求解定解问题Ⅳ

§3.4检查井纵向振动位移理论曲线分析

3.4.1各物理参数的赋值

3.4.2检查井纵向振动井顶位移理论曲线

3.4.3井顶位移影响因素分析

§3.5小结

第四章变截面检查井纵向振动分析

§4.1前言

§4.2定解问题的建立

§4.3定解问题的求解

4.3.1第一段检查井的定解问题求解

4.3.2第二段检查井的定解问题求解

4.3.3检查井井顶段的定解问题求解

§4.4井顶位移曲线

4.4.1检查井参数赋值

4.4.2土体参数赋值

4.4.3交通荷载模拟

4.4.4井顶位移曲线

4.4.5井顶位移曲线影响因素分析

§4.5小结

第五章检查井纵向振动理论在工程中的应用

§5.1前言

§5.2等截面法和变截面法之间的比较

5.2.1等截面法和变截面法之间的理论关系

5.2.2等截面解曲线和变截面解曲线之间关系

§5.3检查井振动理论的工程应用

5.3.1工程概况

5.3.2检查井概况

5.3.3原设计检查井

5.3.4改进型检查井

5.3.5沉降稳定时间分析

5.3.6对设计建议

5.3.7对施工建议

§5.4小结

第六章结论与展望

§6.1本文的主要结论

§6.2本文的研究展望

参考文献

致谢