[交通运输]覆土波纹钢板拱桥力学性能及土结相互作用.doc

PAGE 120 学位论文 覆土波纹钢板拱桥力学性能及土结相互作用研究 The Research on Mechanical Behavior and Soil-structure Interaction of Buried Corrugated Steel Plate Arch Bridge 北京交通大学 2012年3月 PAGE vii 中图分类号：TU398.9 学校代码：100044 UDC：624 密级： MACROBUTTON NoMacro 公开  北京交通大学 博士学位论文 覆土波纹钢板拱桥力学性能及土结相互作用研究 The Research on Mechanical Behavior and Soil-structure Interaction of Buried Corrugated Steel Plate Arch Bridge 作者姓名：王全录 学 号： 导师姓名：王元丰 职 称：教 授 刘保东 教 授 学位类别：工学博士 学位级别：博士 学科专业：结构工程 研究方向：组合结构 北京交通大学 2012年3月 中文摘要 致谢 本论文的工作是在我的导师王元丰教授的悉心指导下完成的，王元丰教授严谨的治学态度和科学的工作方法给了我极大的帮助和影响。在此衷心感谢多年来王元丰老师对我的关心和指导。 刘保东教授悉心指导我完成了试验工作和部分理论计算，在学习上和生活上都给予了我很大的关心和帮助，在此向刘保东教授老师表示衷心的谢意。 韩冰副教授对于我的科研工作和论文都提出了许多的宝贵意见，在此表示衷心的感谢。 在试验工作及撰写论文期间，张电杰、李鹏飞、苏力、王振、李雨株、刘宗敏等师弟对我论文中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。同时也感谢交通部公路科学研究院的吴寒亮工程师对论文试验和资料收集的大力帮助。 另外也感谢家人，他们的理解和支持使我能够在学校专心完成我的学业。 王全录 中文摘要 摘要：覆土波纹钢板结构桥涵具有施工速度快、适用范围广、受力性能好、综合造价低、节能环保等优点，在国外已形成了成熟的设计与施工规范，成为了传统圬工和混凝土结构小桥涵的合理替代。该结构在我国已经大量应用于公路工程实际，且广受欢迎，应用前景十分广阔，但国内对该结构形式受力特点??研究还不够系统、深入，特别是对开截面拱形结构的研究和应用更是匮乏。因此，研究覆土波纹钢板拱桥的受力特点和土结相互作用规律，具有重要的理论研究意义和实际应用价值。 本文在参阅大量国内外相关文献的基础上，选择覆土波纹钢板拱形小桥为研究对象，采用理论推导、数值模拟与实桥试验相结合的研究方法，对该类型桥涵土结相互作用机理以及施工、成桥阶段的受力特点进行了深入分析与探讨。基于板壳理论，结合波纹钢板构造和波纹钢板拱形结构的特点，在适当简化的基础上，对波纹钢板拱形结构的变形和内力计算公式进行了理论推导，并结合有限元和模型试验结果对推导得到的公式进行了验证和分析；根据该结构的特点进行了有限元建模及模型对比，选择了合理的计算模型并结合有限元路径线方法，详细分析一个实际波纹钢板拱桥结构各参数对其内力、变形及土压力分布的影响，讨论了其土结相互作用的特点；结合覆土波纹钢板拱桥的实际施工步骤，对非对称回填施工的影响进行了理论分析，并建立了土结相互作用有限元模型，采用有限元生死单元法进行了施工过程模拟，总结分析了施工过程中结构受力性能变化特点，为该结构形式桥涵的施工控制提供了参考；最后，结合一个实际覆土波纹钢板拱桥工程，对其施工过程、成桥阶段的变形、内力、土压力分布、动力、冲击等性能进行了详细测试，并通过与有限元数值计算结果的对比验证了有限元模型的合理性和实际结构的安全性，为同类结构的设计与施工提供了有益的参考。 关键词：覆土波纹钢板拱桥，受力性能，土结相互作用，有限元分析，回填施工，试验研究 分类号：TU398.9北京交通大学博士论文 Abstract ABSTRACT ABSTRACT: Buried corrugated steel plate bridge has the advantage of construction speed, wide application, good mechanical performance, lower total cost and environmental protection. The design and construction standards had formed in