装配式钢筋混凝土管型通道的应力状态分析

摘要

装配式钢筋混凝土管型通道是一种新型的地下管涵结构型式。在实际工程应用中，与传统整体现浇式结构相比，装配式结构具有构件质量好、施工效率高、便于拆装和运输，适宜应急情况等优势，其经济效益和社会效益十分明显，因此应用前景非常广阔。安徽省在已建的六武高速公路和泗宿高速公路等工程中，这种装配式钢筋混凝土管型通道已经得到首次推广应用。
　　目前，国内对预制装配式管型通道结构应用技术的研究还比较少，可借鉴的工程实例也不多，对其受力特性、设计方法及施工技术的系统研究尚不成熟。
　　本文结合课题以在建的徐州至明光高速公路工程中装配式钢筋混凝土管型通道的设计和施工为背景展开研究。通过对装配式预制钢筋混凝土管形通道的理论研究和数值模拟分析，正确认识装配式钢筋混凝土管型通道的力学特性，为今后经济、合理、安全地设计装配式钢筋混凝土管型通道提供理论依据和技术参考。本文的主要研究内容如下：
　　(1)装配式钢筋混凝土管型通道的三维数值模拟
　　应用ANSYS有限元数值模拟手段，建立装配式钢筋混凝土管型通道的管.土接触三维实体计算模型。运用单元“生与死”功能模拟装配式钢筋混凝土管型通道的吊装至回填的施工全过程。对该种装配式混凝土管型通道在施工过程中的变形及应力分布情况进行分析。
　　(2)装配式钢筋混凝土管型通道在使用状态下的力学特性分析
　　应用有限元数值模拟方法，建立装配式钢筋混凝土管型通道三维接触有限元数值模型，对填载、正载和偏载三种不同工况进行分析。先探讨该结构在正载和偏载下的最不利荷载布置，然后在不同管顶填土高度情况下，分别对填载、正载和偏载三种不同工况中装配式管型通道的应力大小和分布规律以及其变形情况进行分析。
　　(3)装配式钢筋混凝土管型通道抗震分析
　　运用有限元软件ANSYS，建立管-土接触的二维动力分析有限元模型，对管片厚度不同的装配式混凝土管型通道在静力荷载和水平方向地震动共同作用下的位移和内力进行分析。

目录

文摘

英文文摘

致谢

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第一章 绪论

1.1 课题研究背景

1.2 研究概况

1.2.1 地下结构计算理论

1.2.2 土压力计算方法

1.2.3 国内外研究现状

1.2.4 装配式结构接头模型的研究

1.2.5 地下结构的抗震理论

1.3 研究目的与意义

1.4 研究的内容和方法

第二章 装配式钢筋混凝土管型通道施工模拟分析

2.1 引言

2.2 装配式钢筋混凝土管型通道的施工方案

2.2.1 管型通道的施工流程

2.2.2 施工方案

2.2.3 施工的质量控制

2.3 算例分析

2.3.1 工程实例

2.3.2 接触界面的条件

2.3.3 混凝土的强度准则

2.3.4 土体的屈服准则

2.3.5 接触的模拟

2.3.6 单元的选取与介绍

2.3.7 计算参数的选取

2.3.8 边界条件

2.3.9 计算结果分析

2.4 本章小结

第三章 装配式钢筋混凝土管型通道使用状态下应力分析

3.1 引言

3.2 计算实例

3.2.1 基本假定

3.2.2 单元选取及计算参数的确定

3.2.3 计算工况的确定

3.3 计算结果分析

3.3.1 填载作用下装配式管型通道的内力及变形

3.3.2 正载作用下装配式管型通道的内力及变形

3.3.3 偏载作用下装配式管型通道的内力及变形

3.3.4 三种工况下装配式管型通道内力及变形的对比分析

3.4 本章小结

第四章 装配式钢筋混凝土管型通道的抗震分析..

4.1 引言

4.2 地下结构抗震的分析方法

4.2.1 原型观测法

4.2.2 模型实验法

4.2.3 理论分析法

4.3 算例分析

4.3.1 工程实例

4.3.2 单元类型选取

4.3.3 计算参数选取

4.3.4 边界条件

4.3.5 模型的建立

4.3.6 地震波的输入

4.3.7 时程分析法的计算流程

4.3.8 计算结果分析

4.4 本章小结

第五章 结论与展望

5.1 结论

5.2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文