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進行資料收集和整理,螺旋波紋鋼方鋁管涵洞受力對比分析及應用研究 本文對正在廣泛推廣應用的鋼波紋管中的一種主要結構形式—螺旋鋼波紋方鋁管.大量的環(huán)形波紋鋼方鋁管的研究基礎上進行總結、歸納、類比出螺旋鋼波紋方鋁管涵的研究方法和分析方法。針對螺旋波紋方鋁管的波形特點,及其在公路工程應用中存在問題進行研究,通過大型有限元軟件ANSYS進行數(shù)值模擬同時結合一道具體螺旋波紋鋼方鋁管涵洞工程,充分利用軟件對工程中的模擬優(yōu)勢,研究了螺旋波紋鋼方鋁管的應力,撓度以及關鍵部位等問題,得出以下結果:1結合現(xiàn)有有限元建模方式對螺旋波紋鋼方鋁管涵洞與環(huán)形波紋鋼方鋁管涵洞模型建立進行了區(qū)別,得到兩者建模過程的差異,找到需要控制的變量,并成功的完成了螺旋波節(jié)的網(wǎng)格劃分。2運用有限元軟件對實際螺旋波紋鋼方鋁管涵洞工況進行模擬,同時,模擬相同環(huán)境下的環(huán)形波紋鋼方鋁管涵,得到螺旋波紋鋼方鋁管與環(huán)形波紋鋼方鋁管周圍土壓力和管周等效應力的分布規(guī)律;還得到,2.6m填土高度下隨著車輛荷載的移動不同車輛位置對應的兩種管型的等效應力變化規(guī)律,以及兩者橫向和豎向撓度的對比分析。3通過螺旋波紋鋼方鋁管涵與環(huán)形波紋鋼方鋁管涵的模擬對比分析,得到兩者管徑為1.0m1.5m2.0m2.5m時分別對應填土高度2.6m3.6m4.6m5.6m下管周應力以及管徑的橫向撓度、豎向撓度變化規(guī)律。4一道試驗涵洞中研究了車輛分別在路肩、行車道、超車道移動時螺旋波紋鋼方鋁管的管周受力變化規(guī)律,同時研究了車輛荷載在不同車道行駛時,沿著管軸線管頂應力變化規(guī)律。

5對螺旋波紋鋼方鋁管的關鍵部位進行了研究,包括:環(huán)向剛度的實驗,咬口部位的有限元模擬,以及拼裝、施工工藝的總結。本文的研究主要是對螺旋波紋鋼16mn無縫鋼管涵與環(huán)形波紋鋼方鋁管涵進行了對比分析,研究兩者在受力、變形、加工工藝和施工工藝的優(yōu)劣,歸納出了兩者應用于道路涵洞中各自的優(yōu)缺點,為鋼波紋管體系的發(fā)展進行補充、為能源的節(jié)約做出選擇、為造價的降低做出依據(jù)也為公路和市政道路管涵的發(fā)展都做出一定的貢獻,對完善我國公路鋼波紋管涵洞設計規(guī)范也有一定的參考價值�？紤]土—結相互作用的覆土波紋鋼板方鋁管涵的力學性能分析 覆土波紋鋼方鋁管涵由于受到土體有利的約束作用,從而提高了承載力,國外已被廣泛地應用于公路工程。而我國對這種管涵的設計主要參考國外規(guī)范,因此對該類型結構進行受力性能分析的研究具有重要意義。本文針對我國覆土波紋鋼橋涵研究中關注的熱點問題—土與結構相互作用展開了研究。有限元分析中,為全面考慮土體的非線性特性,引入了接觸單元,建立了考慮土—結相互作用的有限元分析模型,由此充分研究了土體的泊松比、土體的彈性模量、土體的內(nèi)摩擦角、土體的壓實度、波紋鋼板的截面性質(zhì)及方鋁管涵的直徑大小等各種因素對土—結相互作用的影響。首先,系統(tǒng)分析土與結構相互作用的基礎上,分別從土拱效應、土的非線性和土壓力的計算方法展開了研究,提出了考慮土-結相互作用的土壓力計算方法并進行了驗證；然后,基于土-結相互作用分析的基礎上,綜合考慮多種影響土與波紋鋼板結構相互作用的因素,提出覆土波紋鋼板方鋁管涵的剛柔性定量區(qū)分標準并進行了驗證；最后,前人研究的基礎上,運用彈性力學與結構力學相結合的方法,根據(jù)波紋鋼板方鋁管涵與土體的變形協(xié)調(diào)關系推算出了結構的內(nèi)力計算公式；基于有限元中對土—結相互作用的各種影響因素的分析,進一步提出了考慮土-結相互作用的內(nèi)力算公式,并通過有限元計算結果進行了對比驗證。