桥梁桩基工程施工技术论文提纲

论文题目：大直径曲线顶管对临近桩基影响及壁厚优化研究

摘要：地下空开发利用是二十一世纪的主题。随着城镇化的持续推进以及城市人口数量的快速增长,土地资源的稀缺性日益显现,地下空间的开发利用成为解决大城市病的重要途径。目前,地下工程主要以地下轨道交通为主导,同时以地下综合管廊为代表的市政基础实施逐渐兴起,并达到建设高潮。在市政排水建设中,盾构法和顶管施工法是两种主要的地下工程开挖方式,二者既有相似之处也有不同点。相同点是,二者都不需要开挖地表,减少对于城市现有交通及环境的影响,开挖时都利用掘进刀盘切削土体并完成后续顶进;不同点是,盾构法完成前一环管片的切削之后,利用之前安装的管片提供支撑力,完成后续的机头顶进。而顶管法主要依靠千斤顶顶推力,推动管节前进,并通过工作井下放其余管节,完成管节的整体向前推进。据此,本文依托于海口市美兰机场二期扩建场外排水工程,对大直径曲线顶管在施工过程中近距离穿越海渝快速路的环境影响进行研究,分析顶管顶进过程中对桥梁桩基础的影响程度、地表的沉降变形、管道应力状态变化规律以及曲线顶管内外侧的应力和变形规律,对实际工程具有指导意义。首先,运用ABAQUS有限元软件,根据工程现场资料建立三维有限元模型,根据现有施工条件,模拟大直径曲线顶管顶进施工过程。综合考虑土体开挖掘进、管道及注浆层的添加、开挖土应力释放和注浆层强度变化、以及注浆压、顶推力、摩擦阻力、地应力等复杂应力场的共同作用,利用单元生死、单元替换、场变量等关键技术建立了三维有限元模型,分析施工期顶管顶进过程中自身应力变化、曲线顶管两侧的应力位移分布状态以及对临近桥梁桩基础、土体应力位移的影响。其次,基于原有模型进行管壁厚度优化,综合考虑管壁厚度对于自身应力变形及周围桥梁桩基的影响程度,并得出最优管壁厚度,指导工程施工。最后,本文基于ABAQUS有限元软件,对顶管-土体结构进行模态及地震动力响应分析,研究最不利工况下顶管结构在各个方向地震作用下结构的加速度、位移、应力响应规律。分析结果可为类似工程的抗震设计提供参考。

关键词：曲线顶管;施工模拟;单元生死;单元替换;有限元

学科专业：水利工程

摘要

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第1章 绪论

1.1 研究背景

1.2 国内外研究概况

1.2.1 国外研究现状

1.2.2 国内研究现状

1.3 研究意义

1.4 研究内容及技术路线

1.4.1 技术路线

1.4.2 研究内容

第2章 顶管施工方法及土体扰动理论

2.1 顶管施工方法

2.1.1 顶管施工方法简介

2.1.2 顶管工法分类

2.2 顶管顶进对土体扰动理论

2.2.1 土体扰动分区

2.2.2 土体扰动理论

2.3 顶管顶进对桩基扰动机理

2.3.1 顶管顶进对桩基扰动理论

2.3.2 桩土变形传递机理

2.4 本章小结

第3章 顶管施工有限元计算基本理论及模型研究

3.1 有限元计算基本理论

3.1.1 有限元法基本思想及特点

3.1.2 有限元静力分析基本理论

3.1.3 有限元动力分析基本理论

3.2 本构模型

3.2.1 混凝土线弹性本构模型

3.2.2 土体摩尔库伦模型

3.3 模型建立

3.3.1 模型尺寸

3.3.2 边界条件及接触设置

3.3.3 单元划分

3.3.4 施工模拟过程

3.3.5 计算参数选取

3.3.6 地应力平衡结果

3.4 施工模拟分析

3.4.1 顶管顶进过程对桥梁及桩基应力影响分析

3.4.2 顶管顶进过程对桥梁及桩基位移影响分析

3.4.3 顶管管节应力位移分析

3.4.4 顶管施工对地表位移影响分析

3.5 本章小结

第4章 大直径曲线顶管壁厚优化研究

4.1 概述

4.2 管壁厚度对桩基影响分析

4.2.1 管壁厚度对桩基应力影响分析

4.2.2 管壁厚度对桩基水平位移影响分析

4.2.3 管壁厚度对桥墩墩顶竖向位移影响分析

4.3 管壁厚度对管道自身影响分析

4.3.1 管壁厚度对管道应力影响分析

4.3.2 管壁厚度对管道位移影响分析

4.4 管壁厚度对地表沉降影响分析

4.5 计算结果及分析

第5章 大直径曲线顶管地震动力特性分析

5.1 模态分析及地震波选取

5.2 地震动力响应分析

5.2.1 曲线顶管加速度响应分析

5.2.2 曲线顶管竖向位移响应分析

5.2.3 曲线顶管应力响应分析

5.3 本章小结

第6章 结论和展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

致谢