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强降雨致洪水条件下市政排水管道架空箱涵受力分析

作　者: 马东升
导　师: 陈朝晖
学　校: 重庆大学
专　业: 工程力学
关键词: 排水管网系统架空箱涵壅水高度横向轴力非线性有限元
分类号: TU992
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 66次
引　用: 1次
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内容摘要

排水管网系统是城市的生命线工程,与城市经济、居民生活息息相关,但当遭遇强降雨致洪水袭击时,城市排水管网系统自身的安全会受到威胁。特别在山地城市,强降雨致洪水条件下排水管道架空箱涵直接承受强降雨致洪水冲击力、内水压力等荷载,而设计市政管道时对这些荷载考虑不是很充分,因此,有必要对强降雨致洪水条件下市政排水管道架空箱涵的受力进行研究。本文进行了以下几方面的研究工作,并得到相应的结论:①在经典箱梁受力理论的基础上,重点分析了箱梁的横向受力,采用框架分析法推导了均布荷载下简支矩形箱梁横向轴力方程,并以试验梁为算例,计算了箱梁的横向弯曲应力和横向轴力应力分布,揭示了均布荷载下简支深受弯矩形箱梁横向轴力对横向弯曲应力分布的影响;②对排水管道架空箱涵进行了洪水荷载分析,将洪水冲击荷载和动水浮力视为静载,推导了强降雨致洪水时架空箱涵上游最大壅水高度计算式、洪水对架空箱涵的水平和竖向作用力计算式;③采用ANSYS中的solid65单元模拟混凝土,考虑污水对管道混凝土的腐蚀作用而采用腐蚀混凝土本构关系,利用整体式建模方法,对洪水作用下重庆市主城区排水管道架空箱涵进行了有限元模拟,初步分析了强降雨致洪水条件下排水管道架空箱涵开裂前的位移响应和应力状态;④以重庆市主城区排水主干管架空箱涵为原型结构,依“配筋率相等”和“配筋形式相似”两原则设计了试验梁,进行了静力加载试验,初步研究了深受弯简支箱梁在均布荷载作用下的静力响应,包括箱梁纵向弯曲应变、横向受力、支座区域的抗剪效应等;⑤对试验箱梁进行了三维非线性有限元分析,有限元分析结果与试验结果吻合较好,表明实体有限元模型能够较好地模拟钢筋混凝土深受弯箱形梁的受力响应。

强降雨致洪水条件下市政排水管道架空箱涵受力分析

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