基于ANSYS的某涵洞填土厚度研究
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够实现的。
京 ： 民 交通 出版 社 。０ ０ ５ 人 ２ １ ：．
版 社 。０ ： ． ２ ０１ １
３ 隧道激光断面仪在 施工过 程 中能够 快速 而直接地 反映隧 ［ ］ 张仁瑜． ） ２ 建筑 工程质量检 测新技 术 ［ ． Ｍ］ 北京 ： 中国计 划 出 道开挖 断面和支护断 面 ， 真实体现隧道超 、 挖情 况 ， 欠 并分析其原
ＰＥＮＧ ｉ Ｆｅ
Ａｂ ｔａ ｔ ｓｒ ｃ ：Ａｓ ｔ ｅｏ ｅｃ ｎ ｔｕ ｔ ｎ ｏ ｈ ｏ ｔ ｉｃ ｎ ｉａ ｇ ｈ ｇ ｗａ ｒ ｕ ｄ ｃｔ ｒｅ ａ ｐｅ ｈ ｎ ｏ ｓｒ ｃ ｉ ｎ ｔ ｅｓ ｕ ｈ ｃ ｌ ｌ ｅＧｕｙ ｎ ｉ ｈ ｙ ａ ｏ ｎ ｉｙｆ ｘ ｍ ｌ ．Ｔｈ ｏ ｇ ｘ ｏ ｉ ｏ ｒｔ ｅｂ ｓｃｐ ｉ ｃｐｅ ｏ ｒｅｉ ｏ ｒ ｕ ｈ ｅ ｐ ｓ ｉｎ ｆ ｈ ａ ｉ ｒｎ ｉｌ ｔ ｏ
取一典型剖面 ， 简化 为较不利 情况下 的平面 问题 进行计 算。 计算 剖面： 整个 计算模 型 的区域 为 ２ ７ ６ ６ ４ｍ２有 限元 网格 ６ ． ×３ ． ， 共有 ９ ６个平面单元 ， ２ 节点总数为 ９ ６个 。计算 区域水平 位移被 ８
约束 ， 底面沿竖直方 向位移被约束 。
关 键 词 ： 洞 ， 限 元 ， 值 模 拟 ， 土 厚 度 涵 有 数 填
中 图分 类 号 ： ４ Ｕ４９ 文 献标 识码 ： Ａ
０ 引 言
涵洞 是 水利 、 力 、 路 、 路 等 工程 中常 用 的 一种 建 筑 电 公 铁
１ １ 工 程 概 况 及 几 何 模 型 ．
此排洪 拱涵修建 于 １ ８ ９ ５年 （ 图 １ ， 见 ） 长约 ８ 结构完 整 ， Ｏｍ，
因 ， 施 工 中及 时调 整 施 工 加 以处 理 。 在
［ ］ Ｊ Ｇ Ｆ ０ １２ ０ ， ３ Ｔ ８ ／—０ ４ 公路 工程质量检验评定标准［ ］ Ｓ．
４ 熟练掌握和利用 隧道 激光断 面仪可 以节约施 工成本 和提 ［］ 王 ） ４ 高施工质量 ， 是现代隧道施工 中重要 的检测工具 ， 值得推广 。
涵洞结构 的影响具有重要 的意义。本 文以重庆某排洪涵为例 ， 运 为 中风 化 泥 岩 。 由于工程需要 ， 现需 增加其 上填 土的厚度 ， 拟填 土厚 度从起 用有 限元软件 Ａ ＹＳ２模拟 和预测 了不 同填土厚 度下 ， 涵结 ＮＳ ￣ ］ 拱 厚度约从 ２ｒ 逐渐增加到 １ 加上拱涵现 ｌ ｌ ６ｍ， 构及其持力层 的位 移 、 力及 塑性 区的分布情况 ， 确定最终 填 点到终点逐 渐增加 ， 应 为
量 蕈 量目． ． ． ． ． ． ． 。 。 。 。 ’ 。１量 亘 硼 垡
拟岩 体 的 力 学 特 性 的 岩 体 弹 塑 性 破 坏 准 则 是 Ｄ ｕ ｅ－ｒｇｒ准 ｒｋｒ ａｅ Ｐ
则 ］因此 ， ４， 计算 中岩体弹塑性破坏准则采用的是 Ｄ－ Ｐ准则。
持力层 ： 中 风 化 泥岩
土厚度提供了理论依据 。
已填 土厚 （ 从涵洞拱 顶计算 ） ２ｍ， 涵实际拟填土最 大厚度约 约 拱
１ ｎ ８ｉ 。
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防 葡 ｏ 藩 亩 ＿２ （ ｌ
∞ 实粉砂质粘土 ｊ －
十
１２ 材料模 型及 有 限元 网格 划分 ．
基于 Ａ Ｙ ＮＳ Ｓ的 某 涵 洞 填 土 厚 度 研 究
黄 天均 田 关霞
摘 要： 以重庆某排洪涵为例， 运用有限元软件 Ａ Ｙ ＮＳ Ｓ模拟和预测 了不同填 土厚度 下， 拱涵结构及其持力层 的位 移、 应 力及 塑性 区的分布情况， 出了一些有益的结论 ， 得 为确定最终填土厚度提供 了理论依据 。
图 １ 排 洪 涵 洞 结构 及 洞 周 典 型地 层 岩 性 （ 位 ： 单 ｍ）
有 限元模型 的建 立
１３ 计 算参数 ．
２ 隧道初衬是新奥法修建隧道 的主要承重结 构 ， ） 对其进行施 参考文献 ： 工质量检测十分 重要 ， 利用隧道激光 断面仪对隧道初衬检测是 能 ［］ 陈建勋 ． １ 公路 工程试验检 测人 员考试用 书—— 隧道［ ． Ｍ］ 北
・
３４ ・ ３
第３ ６卷 第 ３ ０期 ２０１０年 １０月
山 西 建 筑
Ｓ ＨＡＮＸ Ｉ ＡＲＣＨＩ ＴＥＣＴＵＲＥ
Ｖ＿ ． ０ ３６Ｎｏ ３ １ ．０ Ｏｃ ． ２ ０ ｔ ０１
文 章 编号 ： ０ ９６ ２ （ ０ ０）０ ０ ３ —２ １ ０ —８ ５ ２ １ ３ —３ ４０
超， 仵
涛， 韩
剑 ． 光断面仪在 隧道 开挖 与初期 支 激
护 中的应用 ［］ 山西建筑 ，０ ８ ３ （ ）３ ３３ ４ Ｊ． ２ ０ ，４ ５ ：１—１ ．
Ｔｈｅ ａ ｐ ｉａ ｉ ｎ ｏ ｈｅ ｌ ｓ ｒ ｐ ｏ ｉｅ ｎ ｔ ｒ ｔｌｎｉ ｇ ｑｕ ｌｔ ｎ ｐ ｃ ｉ ｎ ｏ ｈａ ｎｅ ｐ ｌｃ ｔｏ ｆ ｔ ａ ｅ ｒ ｆｌ ｒ ｏ ｈｅ ｆ ｓ ｉ ｎ ａ ｉｙ ｉ ｓ ｅ ｔｏ ｆｃ ｎ ｌ ｉ
净宽 ２ ５ｍ， ． 半圆拱拱高 １２ 新鲜砂 ．５ｍ， 物… １。涵洞上填覆 土所 产生 的垂 直土压 力是涵 洞承受 的主要荷 无 裂缝 。拱涵净高 ３ｍ， 岩块石砌筑 。涵洞外 圈包裹 一层约 ２ ０锄 混凝 土结 构保护 和防 载， 直接关系到涵洞的结构设计是否 合理。洞 顶垂直土压力 的大 基座砌石高度 约 ２ｍ， ｎ 持力 层 小 与上 填 覆 土 的 厚 度及 性 质 有 很 大 的关 系 ， 以研 究覆 土 厚 度 对 渗 。拱涵边墙砌石加 固圈宽约 １ｒ， 所
铺 设 于 地 下 的 管 道 ， 看 作 是 置 于 弹 性 介 质 中 的一 无 限 长 可 梁， 可按照平面应变 问题 考虑 ［ 本 文模 拟单 元选择 平面 ４节点 引， 单 元 即 Ｐａｅ２单元 。 ｌ ４ ｎ
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理ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ分析与实践经验均表 明， 目前有限元分析中能较好地模
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３ 隧道激光断面仪在 施工过 程 中能够 快速 而直接地 反映隧 ［ ］ 张仁瑜． ） ２ 建筑 工程质量检 测新技 术 ［ ． Ｍ］ 北京 ： 中国计 划 出 道开挖 断面和支护断 面 ， 真实体现隧道超 、 挖情 况 ， 欠 并分析其原
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取一典型剖面 ， 简化 为较不利 情况下 的平面 问题 进行计 算。 计算 剖面： 整个 计算模 型 的区域 为 ２ ７ ６ ６ ４ｍ２有 限元 网格 ６ ． ×３ ． ， 共有 ９ ６个平面单元 ， ２ 节点总数为 ９ ６个 。计算 区域水平 位移被 ８
约束 ， 底面沿竖直方 向位移被约束 。
关 键 词 ： 洞 ， 限 元 ， 值 模 拟 ， 土 厚 度 涵 有 数 填
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涵洞 是 水利 、 力 、 路 、 路 等 工程 中常 用 的 一种 建 筑 电 公 铁
１ １ 工 程 概 况 及 几 何 模 型 ．
此排洪 拱涵修建 于 １ ８ ９ ５年 （ 图 １ ， 见 ） 长约 ８ 结构完 整 ， Ｏｍ，
因 ， 施 工 中及 时调 整 施 工 加 以处 理 。 在
［ ］ Ｊ Ｇ Ｆ ０ １２ ０ ， ３ Ｔ ８ ／—０ ４ 公路 工程质量检验评定标准［ ］ Ｓ．
４ 熟练掌握和利用 隧道 激光断 面仪可 以节约施 工成本 和提 ［］ 王 ） ４ 高施工质量 ， 是现代隧道施工 中重要 的检测工具 ， 值得推广 。
涵洞结构 的影响具有重要 的意义。本 文以重庆某排洪涵为例 ， 运 为 中风 化 泥 岩 。 由于工程需要 ， 现需 增加其 上填 土的厚度 ， 拟填 土厚 度从起 用有 限元软件 Ａ ＹＳ２模拟 和预测 了不 同填土厚 度下 ， 涵结 ＮＳ ￣ ］ 拱 厚度约从 ２ｒ 逐渐增加到 １ 加上拱涵现 ｌ ｌ ６ｍ， 构及其持力层 的位 移 、 力及 塑性 区的分布情况 ， 确定最终 填 点到终点逐 渐增加 ， 应 为
量 蕈 量目． ． ． ． ． ． ． 。 。 。 。 ’ 。１量 亘 硼 垡
拟岩 体 的 力 学 特 性 的 岩 体 弹 塑 性 破 坏 准 则 是 Ｄ ｕ ｅ－ｒｇｒ准 ｒｋｒ ａｅ Ｐ
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持力层 ： 中 风 化 泥岩
土厚度提供了理论依据 。
已填 土厚 （ 从涵洞拱 顶计算 ） ２ｍ， 涵实际拟填土最 大厚度约 约 拱
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１２ 材料模 型及 有 限元 网格 划分 ．
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摘 要： 以重庆某排洪涵为例， 运用有限元软件 Ａ Ｙ ＮＳ Ｓ模拟和预测 了不同填 土厚度 下， 拱涵结构及其持力层 的位 移、 应 力及 塑性 区的分布情况， 出了一些有益的结论 ， 得 为确定最终填土厚度提供 了理论依据 。
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有 限元模型 的建 立
１３ 计 算参数 ．
２ 隧道初衬是新奥法修建隧道 的主要承重结 构 ， ） 对其进行施 参考文献 ： 工质量检测十分 重要 ， 利用隧道激光 断面仪对隧道初衬检测是 能 ［］ 陈建勋 ． １ 公路 工程试验检 测人 员考试用 书—— 隧道［ ． Ｍ］ 北
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３４ ・ ３
第３ ６卷 第 ３ ０期 ２０１０年 １０月
山 西 建 筑
Ｓ ＨＡＮＸ Ｉ ＡＲＣＨＩ ＴＥＣＴＵＲＥ
Ｖ＿ ． ０ ３６Ｎｏ ３ １ ．０ Ｏｃ ． ２ ０ ｔ ０１
文 章 编号 ： ０ ９６ ２ （ ０ ０）０ ０ ３ —２ １ ０ —８ ５ ２ １ ３ —３ ４０
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净宽 ２ ５ｍ， ． 半圆拱拱高 １２ 新鲜砂 ．５ｍ， 物… １。涵洞上填覆 土所 产生 的垂 直土压 力是涵 洞承受 的主要荷 无 裂缝 。拱涵净高 ３ｍ， 岩块石砌筑 。涵洞外 圈包裹 一层约 ２ ０锄 混凝 土结 构保护 和防 载， 直接关系到涵洞的结构设计是否 合理。洞 顶垂直土压力 的大 基座砌石高度 约 ２ｍ， ｎ 持力 层 小 与上 填 覆 土 的 厚 度及 性 质 有 很 大 的关 系 ， 以研 究覆 土 厚 度 对 渗 。拱涵边墙砌石加 固圈宽约 １ｒ， 所
铺 设 于 地 下 的 管 道 ， 看 作 是 置 于 弹 性 介 质 中 的一 无 限 长 可 梁， 可按照平面应变 问题 考虑 ［ 本 文模 拟单 元选择 平面 ４节点 引， 单 元 即 Ｐａｅ２单元 。 ｌ ４ ｎ
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