考虑土-结相互作用的覆土波纹钢板圆管涵的力学性能-分析

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1、MechanicsBehavioraboutBuriedCorrugatedSteelCulvertsConsideringSoil—StructureInteraction作者姓名：冯丽导师姓名：刘保东学号：08121611职称：副教授学位类别：工学学位级别：硕士学科专业：防灾减灾工程及防护工程研究方向：工程结构抗震北京交通大学2010年7月，'在本文结束之际，我想借此机会向给予我帮助的各位人士表达由衷的谢意：本论文的工作是在我的导师刘保东副教授的悉心指导下完成的，刘保东教授严谨的治学态度、科学的工作方法、谦厚的处世

2、风格给了我极大的帮助和影响，在此衷心感谢两年来刘保东老师对我的关心和指导。刘保东教授悉心指导我们完成了试验室的科研工作，同时在研究过程中，刘老师非常尊重学生的观点，善于挖掘每个同学的潜力，努力将理论与实践相结合来教授，使我们的知识与科研技能得到了全面培养，在此向刘保东老师表示衷心的谢意。非常感谢交大土木建筑工程学院的诸位老师，是他们给我创造了学习、研究的条件和环境，传授了丰富的专业知识，解决了相应的困难。王元丰教授、韩冰教授、石志飞教授对于我的科研工作和论文都提出了许多的宝贵意见，同时在创新课题组的学习经历使我受益良多

3、，在此表示衷心的感谢。感谢张凯、李鹏飞等博士及冯芝茂、杨成栋、王光裕、肖英楠、高超、张淼鑫、张孟东、李波、陈建波、康银庚等硕士对我论文的研究工作给予了热情帮助，在此向他们表达我的感激之情；感谢杨独、杜翠霞和肖玮同学为我的研究生生活增添乐趣。感谢所有帮助过我的老师和同学!最后，感谢我的父母，没有他们的辛勤付出，就没有我的今天，就没有我的学位论文的圆满完成，正是他们的支持使我能够在学校顺利完成学业。中文摘要摘要：覆土波纹钢圆管涵由于受到土体有利的约束作用，从而提高了承载力，在国外已被广泛地应用于公路工程。而我国对这种管涵的

4、设计主要参考I薹lJ,I,规范，因此对该类型结构进行受力性能分析的研究具有重要意义。本文针对我国覆土波纹钢桥涵研究中关注的热点问题一土与结构相互作用展开了研究。在有限元分析中，为全面考虑土体的非线性特性，引入了接触单元，建立了考虑土一结相互作用的有限元分析模型，由此充分研究了土体的泊松比、土体的弹性模量、土体的内摩擦角、土体的压实度、波纹钢板的截面性质及圆管涵的直径大小等各种因素对土一结相互作用的影响。首先，在系统分析土与结构相互作用的基础上，分别从土拱效应、土的非线性和土压力的计算方法展开了研究，提出了考虑土一结相互

5、作用的土压力计算方法并进行了验证；然后，基于土．结相互作用分析的基础上，综合考虑多种影响土与波纹钢板结构相互作用的因素，提出覆土波纹钢板圆管涵的刚柔性定量区分标准并进行了验证；最后，在前人研究的基础上，运用弹性力学与结构力学相结合的方法，根据波纹钢板圆管涵与土体的变形协调关系推算出了结构的内力计算公式；基于有限元中对土一结相互作用的各种影响因素的分析，进一步提出了考虑土-结相互作用的内力算公式，并通过有限元计算结果进行了对比验证。关键词：波纹钢板圆管涵；土与结构相互作用；土压力；刚柔性；有限元分析分类号：TU432；T

6、U311．1■●ABSTRACT：Corrugatedsteelculvertswidelybuiltashighwaystructures，whichareso．calledsoil．steelculverts，derivetheirstrengthfromtheinteractionbetweensoilandcorrugatedsteelcomponentsofthesystem．However,thiskindofculvertdesignmethodmainlydependsonforeigncodesin0

7、111"country．Therefore，itisofgreatimportancethatthemechanicsbehaviorabouttheburiedcorrugatedstructureshouldbestudiedbasedontheprincipleofstructure—soilinteraction．nisclearthatstructure．soilinteractionisonecentralissueofthestudyinburiedcorrugatedsteelculvertsthese

8、daysinChina．Aimingatthisproblem，thesystembetweensoilandcorrugatedsteelplateculvertisstudiedwiththefinite—elementanalysis．Structure．soilinteractionWasconsideredduringt