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交通荷载作用下近桥台处桩土体系有限元分析研究

2020-12-15阅读(1012)

交通荷载作用下近桥台处桩土体系有限元分析研究

论文摘要

交通荷载是由车辆运动产生的,其特性远远不同于静荷载和地震荷载,它是一种长时间往复施加给土体的循环荷载;在公路桥梁投入运营之后,由于交通荷载的往复作用,使路桥过渡段即桥台及回填区域的差异沉降的不断发展,这种运动的土体往往会导致邻近的桩体发生较大的位移和沉降,导致桩基承载能力的下降,影响车辆的行驶及车辆运行的安全性。有鉴于此,本文主要借助有限元分析软件ADINA,对交通荷载作用下的土体性状和对邻近桥台处桩基的影响进行分析,主要内容有:1.对模拟交通荷载时通常采用的半波正弦荷载、矩形波荷载、傅里叶级数形式、随机型荷载及多自由度荷载模型五种数学模型形式做以介绍,针对交通荷载的特点,确定本文中交通荷载以正弦函数形式加载。进一步研究了交通荷载长期作用下,对桩侧摩阻力和桩基承载能力的影响。2.基于桩周土体为非线性弹性材料的前提,建立了桩土相互作用系统的数学模型,介绍了模型的基本假设条件、边界条件、桩与桩周土的连接条件,给出了桩土相互作用系统的运动微分方程,最后给出桥台处桩基的基本微分方程。3.主要研究了在交通荷载作用下近桥台处土体的受力性状,从路桥过渡段的差异沉降着手,对变化桥头搭板长度、厚度及交通荷载施加形式,得到不同参数情况下土体的变形及应力应变,并对其变化规律作以总结。4.从竖向荷载作用下单桩传递作用机理和桩基负摩阻力荷载传递情况着手,采用有限元分析的方法得到当交通荷载作用于桩周土体时,单桩桩土体系桩土作用规律。5.以高林台中桥的工程地质情况为背景,对交通荷载作用于路基填土上时,群桩桩土体系受力性状作以研究,进一步研究了不同桩间距下的桩体沉降和应力变化情况。

论文目录

  • 致谢
  • 摘要
  • Abstract
  • 1 绪论
  • 1.1 问题的提出及其研究意义
  • 1.2 国内外研究现状
  • 1.2.1 土体的动力特性研究现状
  • 1.2.2 桩土作用的国内外研究现状
  • 1.3 目前存在的主要问题
  • 1.4 本文主要研究内容
  • 1.5 研究的技术路线
  • 1.5.1 桩基础设计框图
  • 1.5.2 本文研究的技术路线图
  • 1.6 本章小结
  • 2 交通荷载特性研究
  • 2.1 交通荷载的特性及其模型的建立
  • 2.1.1 交通荷载模拟的研究现状
  • 2.1.2 交通荷载的模型简化
  • 2.2 交通荷载对桩侧摩阻力的影响
  • 2.3 交通荷载作用下的桩基承载力的退化分布形式
  • 2.4 本文中交通荷载的模拟形式
  • 2.5 本章小结
  • 3 桩土相互作用系统的数学模型
  • 3.1 基本假设
  • 3.2 桩土相互作用系统的控制方程
  • 3.3 桩土相互作用系统的边界条件
  • 3.4 桩土相互作用系统的连接条件
  • 3.5 桥台处桩土相互作用的数学模型
  • 3.6 本章小结
  • 4 交通荷载作用下近桥台处土体动力特性研究
  • 4.1 ADIAN 有限元软件简介
  • 4.1.1 ADINA 软件在解决土木工程问题上具备以下几点特色
  • 4.1.2 接触
  • 4.1.3 ADINA 中关于初始地应力的处理方法
  • 4.2 Mohr-Coulomb 本构模型
  • 4.3 交通荷载对近桥台处土体动力特性研究
  • 4.3.1 有限元模型的建立
  • 4.3.2 交通荷载作用下近桥台处土体竖向位移影响因素分析
  • 4.3.3 交通荷载作用下近桥台处土体竖向应力影响因素分析
  • 4.3.4 交通荷载作用下近桥台处土体竖向应变影响因素分析
  • 4.4 静动荷载作用下的近桥台处土体受力特性对比研究
  • 4.5 本章小结
  • 5 交通荷载作用下单桩桩土体系性状分析
  • 5.1 竖向荷载下单桩的荷载传递
  • 5.2 桩侧负摩阻力桩荷载传递分析
  • 5.3 单桩沉降有限元模型的建立
  • 5.3.1 几何模型的建立
  • 5.3.2 边界条件及荷载
  • 5.3.3 单元选择及划分
  • 5.3.4 自重作用下的初始应力
  • 5.3.5 交通荷载作用下桩体及土体沉降研究
  • 5.3.6 交通荷载作用下土体沉降引发的负摩阻力研究
  • 5.4 交通荷载作用下单桩沉降影响因素分析
  • 5.4.1 桩径对交通荷载作用下单桩沉降的影响
  • 5.4.2 桩长对交通荷载作用下单桩沉降的影响
  • 5.5 交通荷载作用下单桩桩侧阻力影响因素分析
  • 5.5.1 桩径对交通荷载作用下单桩桩侧阻力的影响
  • 5.5.2 桩长对交通荷载作用下单桩桩侧阻力的影响
  • 5.6 静载作用下单桩桩土作用性状
  • 5.7 本章小结
  • 6 高林台中桥群桩有限元分析
  • 6.1 工程概况
  • 6.2 工程地质特征
  • 6.2.1 水文、地貌及地质概况
  • 6.2.2 主要技术参数
  • 6.2.3 下部结构设计施工及要点
  • 6.3 有限元分析
  • 6.3.1 有限元的建立及分析
  • 6.3.2 交通荷载作用下群桩桩土体系影响因素分析
  • 6.4 本章小节
  • 结论
  • 参考文献
  • 作者简历
  • 学位论文数据集

    • 相关论文文献

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