预应力装配式鱼腹梁在基坑支护中的应用研究

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1、学校代码：10286分类号：TU352.1密级：公开UDC：624学号：151100工程硕士学位论文预应力装配式鱼腹梁在基坑支护中的应用研究研究生姓名：王恺导师姓名：吴京教授栾文彬高工申请学位类别工程硕士学位授予单位东南大学工程领域名称建筑与土木工程论文答辩日期2018年06月05日二级学科名称结构工程学位授予日期2018年06月日评阅人S005195-1答辩委员会主席卢建峰S005195-22018年06月05日工程硕士学位论文预应力装配式鱼腹梁在基坑支护中的应用研究专业名称：建筑与土木工程研究生姓名：王恺导师姓

2、名：吴京ReasearchonInnovativePrestressedSupportEarthRetentionSystemADissertation(Thesis)SubmittedtoSoutheastUniversityFortheProfessionalDegreeofMasterofEngineeringBYSupervisedbySchoolofCivilEngineeringSoutheastUniversity东南大学学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作

3、及取得的研究成果。，尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外论文中不包含其他人己经发表或撰写过也不包含为萩得东南大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我的研宂成果，一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。：ｔ研宄生签名：日期东南大学学位论文使用授权声明东南大学、《中国学术期刊（光盘版）》电子杂、中国科学技术信息研究所、国家图书馆志社有限公司、北京万方数据股份有限公司有权保留本人所送交学位、万方数据电子出版社。本人电子文档的，可以

4、采用影印论文的复印件和电子文档、缩印或其他复制手段保存论文一，可内容和纸质论文的内容相致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅以）论文的全部内容或中。论文的公布公布（包括以电子信息形式刊登、英文摘要等部分内容（包括以电子信息形式刊登。）授权东南大学研宄生院办理：研宄生签名：导师签名曰期预应力装配式鱼腹梁在基坑支护中的应用研究预应力装配式鱼腹梁在基坑支护中的应用研究摘要在预应力装配式鱼腹梁的使用过程中，需要在两端动态张拉钢绞线以实现对基坑变形的主动控制，这就决定了钢绞线在鱼腹梁索撑节点处的滑

5、移会频繁发生。实际上，以预应力装配式鱼腹梁为代表的包含可滑动索单元的结构体系普遍存在，结构外荷载的变化会引起连续拉索在索撑节点处的滑移，连续拉索的滑移又会引起结构内力的重分布，合理地模拟拉索的滑移过程对于此类结构平衡状态的准确求解十分必要。然而，现有的方法不能很好地解决包含可滑移索单元的结构体系中的拉索滑移问题：采用有限元软件中的接触单元模拟索滑移建模复杂且计算量很大；针对拉索滑移真实过程的分析模拟往往需要借助复杂的数学、物理方法，难以应用于工程实践；利用间断索等效模拟滑动过程的通常需要迭代，计算过程复杂迭代次数多

6、且收敛性无法保证。此外，多数方法不能很好的考虑拉索滑移过程中可能存在的摩擦力对计算结果的影响。本文在拉索滑移问题相关研究的基础上，创新性地提出了滑动元法：滑动元法以拉索在索撑节点处的滑移量s为基本变量，首先提取拉索单元的滑移刚度矩阵，再根据索撑节点两侧的索力平衡条件建立滑动元法索力平衡方程，求解出滑移过程中拉索在各个索撑节点处的滑移量，最后根据位移协调条件计算各段索的索原长改变及平衡状态的拉索索力。滑动元法思路清晰、计算效率高，还可以考虑拉索滑移过程中的摩擦力，能够很好地模拟拉索滑移问题并快速完成拉索的静力平衡态求

7、解。围绕滑动元法，本文展开了理论推导、数值模拟、程序开发，主要完成以下工作：（1）首先介绍了预应力鱼腹梁的基本概念、构造特征和受力机理，指出预应力鱼腹梁结构体系受力分析的关键问题是拉索在索撑节点处的滑移模拟，并根据鱼腹梁索撑节点的类型将钢绞线的滑移分为无摩擦滑移和摩擦滑移，确定了研究的基本框架。（2）提出了连续拉索无摩擦滑移的等效模拟方法——滑动元法，同时以连续拉索在滚轮式鱼腹梁索撑节点处的无摩擦滑移为工程背景，详细介绍了滑动元法的概念、基本假定、未知变量，并推导了滑动元法的计算原理和步骤。在此基础之上，按照滑动元

8、法分别求解单节点索轮模型和多节点索轮模型，将滑动元法的计算结果和理论解进行比对，验证了滑动元法的准确性。（3）分析了索撑节点处的摩擦力对拉索滑移的影响，推导了考虑索撑节点摩擦力的滑移情况判断方法和索力平衡关系，提出了连续拉索摩擦滑移的等效模拟方法——考虑摩擦力的滑动元法。与此同时，以连续拉索在滑动式鱼腹梁索撑节点处的摩擦滑移为工程背景，详细介绍了考虑摩擦力的