株洲航电枢纽复杂地基基础处理方案研究

论文摘要

在复杂地基基础上修建水工建筑物,由于地基缺陷的存在,基础处理的效果将直接影响上部结构的安全与稳定,因此,研究基础的处理方案,确定合理的基础结构型式,是整个结构安全与稳定的关键。本文以株洲航电枢纽工程水闸基础的处理方案为背景进行研究,采用非线性有限元理论,建立适合混凝土和土体材料的弹塑性数学模型,并借助分析软件ANSYS为工具,对基础拟采用的拱方案和桩～承台方案进行对比分析研究,并对地基中含有软弱夹层的水闸基础进行计算分析,研究夹层的处理效果对水闸结构的影响。首先,本文对基础处理的拱方案进行计算分析,研究了拱基础对水闸结构的影响,并改变了拱的设计参数,研究拱在不同设计参数下的处理效果,得出在采用拱基础时,上部结构会有较大的沉降,对结构的受力状态产生不利的影响。其次,本文也对基础处理的桩～承台方案进行计算分析,研究了桩～承台基础对水闸结构的影响,并通过与采用拱基础的处理方案进行对比分析,得出桩～承台处理方案能明显地改善结构的受力状态,上部结构不会产生较大的沉降和应力,桩～承台方案明显优于拱方案。再次,本文计算分析了长短桩复合地基在两种工况下结构的受力特性,得出水平力对结构的受力特性有较大的影响。最后,本文还分析了地基中软弱夹层的处理效果对水闸结构的影响,得出夹层的处理效果对整个结构会产生一定的影响。本文的研究成果对今后类似工程的设计和施工具有一定的参考价值。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 问题的提出
• 1.3 研究现状概述
• 1.3.1 国外研究现状概述
• 1.3.2 国内研究现状概述
• 1.4 主要研究内容和研究意义
• 第二章 有限元分析基本原理
• 2.1 有限单元法基本思想
• 2.2 有限单元法的基本要素
• 2.3 有限单元法的实施步骤
• 2.4 有限元软件的发展趋势
• 2.5 ANSYS 软件简介
• 2.6 ANSYS 软件的二次开发功能
• 2.6.1 用户界面设计语言（UIDL）
• 2.6.2 参数化程序设计语言（APDL）
• 2.6.3 用户可编程特性（UPFs）
• 2.6.4 ANSYS 数据接口
• 2.7 ANSYS 的非线性分析
• 2.7.1 非线性问题分类
• 2.7.2 非线性基本原理
• 2.8 本章小结
• 第三章 拱基础分析研究
• 3.1 结构特点
• 3.2 模型建立
• 3.3 计算分析
• 3.3.1 拱基础分析
• 3.3.2 岩基竖向应力分析
• 3.3.3 不同高跨比对拱结构的影响
• 3.4 小结
• 第四章 桩～承台基础分析研究
• 4.1 结构特点
• 4.2 模型建立
• 4.2.1 基本理论及有限元模型建立
• 4.2.2 有限元模型建立
• 4.3 计算分析
• 4.3.1 桩顶竖向位移分析
• 4.3.2 桩顶应力分析
• 4.4 长、短桩概化模型计算分析
• 4.4.1 模型建立
• 4.4.2 计算分析
• 4.5 小结
• 第五章 工程实例分析
• 5.1 工程概况
• 5.2 计算分析
• 5.2.1 桩的位移及应力分析
• 5.2.2 承台竖向位移及顺水流方向应力分析
• 5.2.3 闸底板竖向位移及顺水流方向应力分析
• 5.2.4 闸墩竖向位移分析
• 5.3 不同基础处理方案对闸墩竖向位移影响
• 5.4 小结
• 第六章 软弱夹层处理效果的敏感性分析研究
• 6.1 夹层特点
• 6.2 夹层处理效果对水闸结构影响分析
• 6.2.1 计算方法
• 6.2.2 对桩基础的影响分析
• 6.2.3 上部结构分析研究
• 6.3 小结
• 第七章 结论与展望
• 7.1 本文主要结论
• 7.2 进一步研究的问题
• 参考文献
• 致谢
• 附录A 攻读学位期间发表论文目录
• 附录B 攻读学位期间从事科研项目目录