低填方淺埋裝配式鋼筋混凝土管型通道理論研究.pdf

1、深入而細(xì)致的研究裝配式鋼筋混凝土管型通道，需要掌握其在各種荷載作用下的受力機(jī)理及應(yīng)力應(yīng)變的響應(yīng)情況。管型通道埋置于土中，與周圍土體相互作用，研究其受力需應(yīng)用到結(jié)構(gòu)工程、彈塑性力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)等多方面的知識。單純的采用一種或數(shù)種理論難以準(zhǔn)確判斷其在地下多種荷載作用下的受力情況。本著對施工項(xiàng)目安全、適用、耐久的出發(fā)點(diǎn)，需要對裝配式鋼筋混凝土管型通道開展豐富且卓有成效的理論研究。
　　本文結(jié)合安徽省交通投資集團(tuán)研究項(xiàng)目《裝配式鋼筋混凝土涵

2、洞/通道系列技術(shù)研究與工程應(yīng)用》課題，采用理論分析和數(shù)值模擬分析計算相結(jié)合的方法，對裝配式鋼筋混凝土管型通道的力學(xué)特性及受力機(jī)理進(jìn)行了系統(tǒng)而深入的研究，主要研究內(nèi)容如下：
　　(1)裝配式鋼筋混凝土管型通道管土相互作用的三維計算模型
　　以往，關(guān)于土體和結(jié)構(gòu)之間的擠壓和摩擦是通過土彈簧單元來考慮的。而現(xiàn)在隨著計算機(jī)數(shù)值模擬技術(shù)的發(fā)展，Ansys中三維面-面接觸單元能夠反映土體和結(jié)構(gòu)之間的相互擠壓和摩擦。本文利用三維面面接觸方

3、法建立了在不同壁厚、不同荷載工況下的裝配式鋼筋混凝土管型通道管土相互作用的計算模型，分析某裝配式管型通道施工過程的變形及應(yīng)力分布情況。
　　(2)裝配式鋼筋混凝土管道結(jié)構(gòu)內(nèi)力受力性能研究
　　在裝配式鋼筋混凝土管道結(jié)構(gòu)的設(shè)計中，目前對于管道上部土壓力的計算理論和計算方法還沒有一個完整而準(zhǔn)確的理論可供參考，而由于管道土壓力計算的復(fù)雜性，往往只能通過一種假定來完成計算，較為常用的是運(yùn)用結(jié)構(gòu)力學(xué)的相關(guān)理論和方法，將管頂土壓力視作在

4、管徑范圍內(nèi)均勻分布來進(jìn)行計算。但是考慮到結(jié)構(gòu)與土體的相互作用，實(shí)驗(yàn)室內(nèi)很難完成相關(guān)的模擬。本文通過建立在二維和三維條件下的土體與管型通道的ANSYS數(shù)值模型，分析其受力的相關(guān)規(guī)律，對管道結(jié)構(gòu)進(jìn)行了內(nèi)力分析，為結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計提供了技術(shù)支撐。
　　(3)裝配式鋼筋混凝土管型通道施工過程仿真分析
　　現(xiàn)有的公路工程中涵洞的常用結(jié)構(gòu)為蓋板涵，箱涵。這類結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)有：涵洞的側(cè)壁是壓、彎、剪復(fù)合受力構(gòu)件，側(cè)壁大多較寬，導(dǎo)致涵洞基礎(chǔ)和墻身要

5、消耗大量的混凝土和鋼筋，不經(jīng)濟(jì)；容易受到地理環(huán)境、原材料等條件限制，影響工程的美觀和質(zhì)量；施工時間長，制約工程的進(jìn)度。本文通過對裝配式鋼筋混凝土管型通道廣泛而深入的二維模型有限元分析，分析了裝配式鋼筋混凝土管型通道的受力特點(diǎn)，用于在實(shí)際工程得到采納使用。
　　(4)裝配式鋼筋混凝土管型通道與土體相互接觸作用分析
　　接觸問題廣泛存在于土木工程結(jié)構(gòu)中，裝配式鋼筋混凝土管型通道與周圍土體之間也存在相互相互接觸。分析二者的接觸情況