检索结果-内蒙古大学图书馆

作者：赵晓宇西安建筑科技大学

学位级别：硕士

近些年来,在工程材料、几何结构以及施工工艺等方面不断创新的时代背景下,覆土波纹钢板拱桥替代传统中小跨径桥梁逐渐成为一种主流。本文通过有限元软件ABAQUS建立了一座跨径为13m的波纹钢板拱桥三维模型,利用生死单元对施工过程进行模... 详细信息

近些年来,在工程材料、几何结构以及施工工艺等方面不断创新的时代背景下,覆土波纹钢板拱桥替代传统中小跨径桥梁逐渐成为一种主流。本文通过有限元软件ABAQUS建立了一座跨径为13m的波纹钢板拱桥三维模型,利用生死单元对施工过程进行模拟,得到了不同填土高度下结构性能的变化规律。在此基础上,研究了土体压实度和板厚对结构性能的影响。最后,利用有限元手段分析了水平地震波作用下,波纹钢板拱桥的位移和等效应力响应。并进一步研究了钢板厚度和土体弹性模量对结构抗震性能的影响。具体结论如下:(1)当施工回填至拱顶时,结构受力和位移最为复杂,可能成为施工的主要控制阶段,应该密切关注。当填土高度超过拱圈时,继续增加填土高度可以使整体结构受力更加均匀。拱顶和拱桥1/8跨径处可以分别作为结构整体竖向位移和横向位移的控制截面,建议在拱脚和拱桥1/8跨径处布置横向和竖向土压力计,前者重点关注回填到拱顶之前的阶段,后者重点关注回填至拱桥1/8跨径之后的阶段。为避免覆土波纹钢板拱桥产生过大的应力集中,在回填至拱顶之前,建议选择拱脚波峰和波谷位置处进行实时监测,当回填超过拱顶后,建议选择拱脚波谷处、拱桥1/15跨径波峰和波谷处以及拱顶波峰处进行实时监测,确保施工过程的安全性。(2)在一定范围内,提高拱圈周围土体的压实度,对限制拱圈横向位移的效果明显高于竖向位移,且压实度越高,位移限制效果越突出;就土压力峰值限制效果而言,从85%压实度提升至90%压实度为最优;压实度的提高也显著降低了波纹钢板拱圈各施工阶段的等效应力峰值。且压实度越高,拱圈等效应力峰值变化越均匀。相较于回填土压实度对结构受力性能的影响,增加板厚对拱圈位移限制效果较弱,并不能充分展现波纹钢板拱桥“高柔性”的结构优势,也不利于土-钢相互作用的发挥。(3)在水平地震波作用下,波纹钢板拱桥的水平位移要远大于竖向位移,抗震分析中应该重点关注结构的水平位移。总体来说,结构在地震波作用下产生的动力响应峰值远小于静力分析中的峰值,充分说明了该结构出色的抗震性能。当土体弹性模量增大时,拱圈±5m、±3.5m和±2m处的等效应力限制效果较为明显,拱顶的等效应力几乎无变化。当土体弹性模量增大至25MPa再继续增大时,土体对拱顶处的约束作用比较明显。因此在抗震设计中建议采用弹性模量较高的回填材料或者提高土体压实度。除拱顶和拱脚外,其他位置的位移响应对于波纹板板厚变化表现出了较强的敏感性,但为了兼顾经济性和实用性,在设计过程中应该优先从波高方面考虑去提升结构的抗震性能。

关键词：土-钢相互作用波纹钢板拱桥生死单元时程分析

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基于土-钢共同作用模型的覆土波纹钢板拱桥施工过程受力分析

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北京交通大学学报 2009年第5期33卷 65-68页

作者：刘保东尹航冯芝茂王全录北京交通大学土木建筑工程学院北京100044 内蒙古自治区交通设计研究院有限责任公司呼和浩特市010010

通过积分计算波纹钢板截面特性,并利用刚度等效的原则将其简化为平钢板,建立了平面二维土体与结构共同作用模型,计算分析了土体参数对结构受力的影响.采用有限元分析技巧,对一座实际波纹钢板拱桥的施工过程进行了模拟,计算分析了施工过... 详细信息

通过积分计算波纹钢板截面特性,并利用刚度等效的原则将其简化为平钢板,建立了平面二维土体与结构共同作用模型,计算分析了土体参数对结构受力的影响.采用有限元分析技巧,对一座实际波纹钢板拱桥的施工过程进行了模拟,计算分析了施工过程中关键截面的变形和内力变化规律.计算和分析结果表明,波纹板截面特性的积分算法具有很高的精度,通过刚度等效方法建立的土-钢共同作用模型可以考虑土与结构相互作用.施工过程的模拟结果说明,覆土波纹钢板拱桥施工过程中变形和内力变化较大,施工中应严格分层,对称回填、压实,并应特别注意覆土回填至拱顶附近时的位移和内力变化.

关键词：桥梁工程波纹钢板土-钢相互作用施工过程力学性能

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预制装配式钢制波纹管地下综合管廊抗震计算方法研究

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建筑钢结构进展 2022年第2期24卷 111-120页

作者：岳峰陈守一刘博文廖凯朱彬江孝礼上海交通大学上海市公共建筑和基础设施数字化运维重点实验室上海200240 北京中海地产有限公司北京100037 上海申捷管业科技有限公司上海201700 湖南金迪波纹管业有限公司长沙410114

在钢制波纹管廊在一般场地的振动台缩尺模型试验研究基础上,基于ABAQUS利用时程分析法分析预制装配式钢制波纹管廊的抗震性能,并与振动台模型试验结果进行对比。数值模拟和试验结果加速度时程吻合较好,加速度放大系数及其傅里叶幅值谱... 详细信息

在钢制波纹管廊在一般场地的振动台缩尺模型试验研究基础上,基于ABAQUS利用时程分析法分析预制装配式钢制波纹管廊的抗震性能,并与振动台模型试验结果进行对比。数值模拟和试验结果加速度时程吻合较好,加速度放大系数及其傅里叶幅值谱规律一致,验证了有限元模型的合理性。利用验证合理的数值模型,通过改变埋深、场地条件、地震方向等参数,对管廊和土之间相互作用的机理进行了参数分析;结合国内外规范抗震设计方法,利用振动台试验和数值模拟结果,提出了考虑土-钢相互作用的钢制波纹管廊抗震计算方法并给出了算例。

关键词：波纹钢管廊土-钢相互作用抗震性能抗震计算方法有限元模型

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覆土波纹钢拱桥模型试验和有限元分析

覆土波纹钢拱桥模型试验和有限元分析

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作者：张峰北京交通大学

学位级别：硕士

覆土波纹钢板拱涵在国外的应用已经近百年的历史,现阶段已经较为成熟,作为一种柔性结构,有着混凝土桥涵无法比拟的种种优点,而在国内,波纹钢板的应用还处在起步阶段,多数应用都在试验阶段,其中又以管涵居多,拱涵的研究较少,故对波纹拱... 详细信息

覆土波纹钢板拱涵在国外的应用已经近百年的历史,现阶段已经较为成熟,作为一种柔性结构,有着混凝土桥涵无法比拟的种种优点,而在国内,波纹钢板的应用还处在起步阶段,多数应用都在试验阶段,其中又以管涵居多,拱涵的研究较少,故对波纹拱涵进行系统的试验研究十分的重要。本文根据内蒙实际工程建立了一个1:2的试验模型,平面面积为12mx5.2m,跨径为3.7m。试验中对施工过程中结构的应力和位移以及填土压力进行了详细的监测;并且进行了成桥后加载检测试验。试验结果分析中建立了两种ansys计算模型,对拱桥两侧混凝土挡土墙的影响进行了模拟,与试验各工况的结果进行了对比分析。模型试验和对比分析表明:应力最大值出现在施工过程中回填土高度接进拱顶时,施工过程回填高度在拱顶以下时应力逐渐上升,回填高度高过拱顶时应力会有一个突然的回弹,进入一个应力平稳阶段,局部出现下降的情况;位移最大值出现在拱顶,在填土高度接近拱顶时。并且在整个施工过程中拱顶的位移一直处在上拱的状态;土压力在深度较浅的位置时,深度较深时计算值和实测值之间的相对大小发生变化,而且横竖向的比值随深度的增加逐渐变小。

关键词：土-钢相互作用波纹钢板模型试验拱桥

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管拱形波纹钢板综合管廊抗震性能研究

管拱形波纹钢板综合管廊抗震性能研究

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作者：闫鹏远西安建筑科技大学

学位级别：硕士

近年来,我国大力推进城市现代化建设,综合管廊作为一种典型的地下构筑物,已逐渐成为城市基础设施现代化的潮流。由于长久以来认为地下结构具有良好的抗震性能,因此对其抗震性能的研究少之甚少。我国属于地震频发国家,地下管廊在运行过... 详细信息

近年来,我国大力推进城市现代化建设,综合管廊作为一种典型的地下构筑物,已逐渐成为城市基础设施现代化的潮流。由于长久以来认为地下结构具有良好的抗震性能,因此对其抗震性能的研究少之甚少。我国属于地震频发国家,地下管廊在运行过程中会受到不同强度的地震动作用,所以其动力响应及抗震性能成为目前地下结构理论研究的热点方向之一。相较于传统混凝土管廊,波纹钢管廊与回填土有很好的相互作用,且其自重轻、截面种类多、施工简单,在管廊建设中得到广泛应用。本文在前人的理论基础上,对管拱形波纹钢板综合管廊抗震性能做了以下研究: (1)参照规范对波纹钢管廊进行结构设计,论述了建模过程中运用的相应基本理论及关键问题,按照相关试验研究方法构建波纹钢管廊数值模型进行分析,对比已有试验结果以验证模型的有效性。 (2)利用ABAQUS软件对管拱形波纹钢板综合管廊模型进行动力分析,计算结构的固有频率与主振型,认为土体的振动形式在土钢结构系统的整体振动中起主导作用。对多种方向(水平、竖向、双向)地震作用下管廊应力、位移、场地土压力及加速度响应进行分析,研究不同地震工况下结构的动力破坏机理。 (3)对管拱形波纹钢板综合管廊抗震性能进行了参数化分析,通过改变管廊跨度、管廊刚度、埋设深度、土体刚度、接触面条件等参数,总结不同参数对结构抗震性能的影响规律,以期为地下波纹钢管廊的抗震设计提供参考。结果表明:土体的振动形式在土-钢结构整体的振动中起主导作用,水平地震作用对管廊上部分结构影响较大,最不利位置在管廊肩部位置处,管廊结构表现为上下错动变形。竖向地震作用对管廊下部分结构影响较大,最不利位置在角半径位置处,管廊变形表现为整体被压缩且竖向地震对结构竖向位移响应影响较大。双向地震作用时管廊上半部分结构应力、位移更接近水平地震,下半部分则更接近竖向地震作用。地下结构抗震分析中应考虑土-钢接触面的实际性能,建议接触面采取法向硬接触,切向库伦摩擦模型,摩擦系数取为0.4,能够较为真实的模拟土-钢动力相互作用。管廊刚度的增加使得土与结构相对刚度减小,等效应力随之减小,但过大的刚度会降低其变形能力。土体弹性模量的增加会提高土-钢结构的协调性能,减小了管廊应力值与变形。跨度与埋深对管廊的应力影响呈现非线性变化,当H/D(埋深/跨度)接近0.5时抗震性能最佳。

关键词：波纹钢板土-钢相互作用抗震性能数值模拟时程分析

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浅埋钢波纹管城市综合管廊土-钢组合结构抗震性能研究

浅埋钢波纹管城市综合管廊土-钢组合结构抗震性能研究

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作者：陈守一上海交通大学

学位级别：硕士

城市综合管廊是一种新型市政管线敷设系统,可以优化地下空间配置、改善城市环境。随着城市化发展和绿色建筑的兴起,钢波纹管作为一种新型预制装配式结构在管廊的建设中具有广阔的应用前景。管廊作为生命线工程,应进行抗震设计。目前国... 详细信息

城市综合管廊是一种新型市政管线敷设系统,可以优化地下空间配置、改善城市环境。随着城市化发展和绿色建筑的兴起,钢波纹管作为一种新型预制装配式结构在管廊的建设中具有广阔的应用前景。管廊作为生命线工程,应进行抗震设计。目前国内外学者对于管廊的抗震研究集中在混凝土结构,对于钢波纹管的研究集中在静力领域。本文针对一个钢波纹管廊工程原型,考虑土-钢相互作用,通过振动台试验和数值模拟相结合的方法对其抗震性能进行了系统性的研究。本文主要内容如下:(1)根据国内外综合管廊的发展历程和研究现状,总结管廊结构震害特点,阐述对管廊结构进行抗震研究的必要性。总结学者在地下结构的抗震设计中考虑土-结相互作用的研究方法,阐述相互作用对地下结构的影响,为管廊的抗震性能研究奠定了理论基础。(2)基于ABAQUS利用时程分析法分析钢波纹管廊的抗震性能,并与振动台模型试验结果进行对比。数值模拟和试验结果加速度时程吻合较好,加速度放大系数及其傅里叶幅值谱规律一致,验证了有限元模型的合理性。从放大系数、频谱分析、土压力分布等角度还发现,在地震作用下管廊结构和土体之间存在显著的相互作用。(3)利用验证合理的数值模型,通过改变埋深、场地条件、接触面模型、地震方向等参数,对管廊和土之间相互作用的机理进行了分析。结合国内外规范抗震设计方法,利用振动台试验和数值模拟结果,提出了考虑土-钢相互作用的钢波纹管廊抗震计算方法并给出了算例。

关键词：钢波纹管城市综合管廊土-钢相互作用抗震性能有限元

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