钢吊箱围堰的计算与试验研究

论文摘要

随着桥梁深水基础施工技术的发展,钢吊箱围堰在高桩承台施工中的应用日益广泛。本文首先回顾了国内外桥梁深水基础施工发展的过程,接着阐述了国内外防水围堰的现状,提出了钢吊箱围堰在桥梁深水基础施工中的作用,之后在搜集国内外已有钢吊箱围堰的施工及设计资料的基础上,提出了本文所要研究的主要内容。本文以襄渝铁路二线上一座深水大桥——流水河右线大桥为研究背景,对钢吊箱法施工高桩承台的工法进行了简要的说明;简单叙述流水河右线大桥的设计概况,对流水河右线大桥高桩承台吊箱的施工过程作了详细的介绍。论文介绍了有限元基本原理和大型通用有限元计算软件ANSYS,并用软件建立了流水河右线大桥高桩承台吊箱围堰的结构模型,相对准确地模拟了初始状态、起吊钢吊箱第一层、起吊的情况下拼装第二层侧壁板、起吊的情况下拼装第三层侧壁板、浇注封底混凝土、抽水完成等六种计算工况,并用模型进行了应力和变形的分析,分析各工况荷载作用下吊箱结构箱体板面、底梁等的应力和变形;并对流水河右线大桥钢吊箱进行了结构优化设计,为吊箱的优化设计提供了数据依据。最后,介绍了钢吊箱的试验过程,并整理分析了试验数据,与ANSYS分析所得的结果进行对比,得到的结果基本上是吻合的;论文得出了有一定价值的结论,且研究工作表明,应用有限元法计算大型施工结构问题具有很大的现实意义。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 桥梁深水基础
• 1.2 防水围堰
• 1.3 钢吊箱围堰
• 1.4 钢吊箱围堰的研究现状
• 1.5 本文的主要研究工作
• 1.6 本章小结
• 第二章 流水河右线大桥钢吊箱围堰的施工
• 2.1 工程概况
• 2.1.1 工程地质、水文
• 2.1.2 主要技术标准
• 2.1.3 结构形式设计
• 2.2 吊箱围堰的主要设计参数
• 2.2.1 吊箱围堰的几何尺寸
• 2.2.2 吊箱围堰的荷载
• 2.3 钢吊箱的施工工艺
• 2.4 本章小结
• 第三章 钢吊箱围堰的有限元模型
• 3.1 有限元简介
• 3.2 ANSYS 软件简介
• 3.3 有限元模型的建立
• 3.3.1 单元的选取
• 3.3.2 单元尺寸的确定
• 3.3.3 结构材料特性
• 3.3.4 钢吊箱箱体模型
• 3.3.5 封底混凝土模型
• 3.4 建模中存在问题及解决
• 3.5 本章小结
• 第四章 钢吊箱的数值分析及优化设计
• 4.1 工况－初始状态
• 4.2 工况二起吊钢吊箱第一层
• 4.3 工况三起吊的情况下拼装第二层侧壁板
• 4.4 工况四起吊的情况下拼装第三层侧壁板
• 4.5 工况五浇注封底混凝土
• 4.6 工况六抽水完成
• 4.7 结果分析
• 4.8 ANSYS 结构优化设计
• 4.8.1 优化设计的概述
• 4.8.2 优化设计的基本定义
• 4.8.3 优化设计步骤
• 4.8.4 钢吊箱的优化
• 4.9 本章小结
• 第五章 钢吊箱的试验
• 5.1 试验准备
• 5.1.1 试验内容
• 5.1.2 试验工况
• 5.1.3 试验方案
• 5.1.4 试验实施
• 5.2 试验结果及分析
• 5.3 本章小结
• 第六章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 发表论文和参加科研情况说明
• 致谢