黃土地區(qū)橋臺(tái)尺寸效應(yīng)和地基沉降對(duì)U型橋臺(tái)力學(xué)性能的影響研究.pdf_第1頁(yè)
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文檔簡(jiǎn)介

1、本文依托甘肅省重大黃土科研專項(xiàng)的子課題《濕陷性黃土地區(qū)橋梁養(yǎng)護(hù)維修技術(shù)研究》,以研究黃土地區(qū)重力式U型橋臺(tái)開裂機(jī)理為主要線索,研究過程中結(jié)合甘肅省黃土地區(qū)特殊的地質(zhì)地貌,主要考慮了影響橋臺(tái)力學(xué)性能的兩方面因素,一是黃土地基非均勻沉降,二是黃土地區(qū)特有塬、峁、梁地形造就的高大寬橋臺(tái)的尺寸效應(yīng),旨在弄清其對(duì)U型橋臺(tái)力學(xué)性能的影響,同時(shí)有針對(duì)性地提出相應(yīng)的處理措施。系統(tǒng)深入地研究橋臺(tái)尺寸效應(yīng)和地基沉降對(duì)重力式U型橋臺(tái)力學(xué)性能的影響,具有十分重

2、大的理論意義和工程使用價(jià)值。本文在總結(jié)前人研究成果的基礎(chǔ)上,通過分析、總結(jié)、ANSYS數(shù)值模擬、利用可視化軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理等方法進(jìn)行了的研究。
  首先,分析了甘肅省黃土地區(qū)受調(diào)查U型橋臺(tái)的病害資料,確定了其主要病害形式為臺(tái)身開裂,并從設(shè)計(jì)、施工、使用、地基及環(huán)境等方面分析了其產(chǎn)生的原因。其次,闡述了重力式U型橋臺(tái)的構(gòu)造及計(jì)算理論,并結(jié)合主要病害形式和具體工程實(shí)踐,提出了當(dāng)前橋臺(tái)計(jì)算中所存在的問題,如臺(tái)后填土的材料非線性問題,以及

3、臺(tái)背與填土接觸的狀態(tài)非線性問題等。然后,利用ANSYS建立三維實(shí)體有限元模型,分別模擬尺寸效應(yīng)和地基沉降對(duì)U臺(tái)力學(xué)性能的影響,選用DP模型作為臺(tái)后填土的彈塑性本構(gòu)模型,設(shè)置面-面接觸單元來(lái)模擬臺(tái)背與土體間的相互作用。在研究U臺(tái)尺寸效應(yīng)對(duì)其力學(xué)性能影響時(shí),設(shè)置了三個(gè)工況來(lái)模擬橋臺(tái)在不同階段的受力狀況,分別分析了不同高度、寬度及側(cè)墻長(zhǎng)度變化時(shí)橋臺(tái)應(yīng)力和位移的變化規(guī)律。在研究地基不均勻沉降對(duì)橋臺(tái)力學(xué)性能影響時(shí),分為基礎(chǔ)傾斜和脫空兩種情形進(jìn)行數(shù)

4、值模擬。
  最后研究結(jié)果表明:在三種工況作用下,前墻與側(cè)墻交接處為U型橋臺(tái)的薄弱位置,該位置高度約2/3H處的拉應(yīng)力最大,且隨橋臺(tái)尺寸的增大呈現(xiàn)線性增大的趨勢(shì);通過比較不同工況下的應(yīng)力和位移可知,臺(tái)后土壓力是導(dǎo)致開裂、變形的主要因素;橋臺(tái)在荷載作用下,前墻上緣中部向前傾斜,兩側(cè)墻尾翼部位上側(cè)向外張開,二者交接處最先產(chǎn)生裂縫。地基不均勻沉降通常會(huì)引起橋臺(tái)基礎(chǔ)發(fā)生傾斜或局部脫空,導(dǎo)致其受力狀態(tài)發(fā)生了改變,使橋臺(tái)中產(chǎn)生了附加應(yīng)力,當(dāng)附

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