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高填土涵洞設計方法研究
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按照我國公路發展的總體目標,公路中的高填土涵洞結構物所占比重逐年增大。正確分析高填土涵洞的土壓力分布及其影響條件,對高填土涵洞進行準確的土壓力計算,已成為高填土涵洞設計面臨的亟待解決的問題之一。本書以上埋式高填土涵洞為研究對象,對涵洞周圍土層的土壓力、填土土層位移場、涵洞結構應力場及預測進行了相關的室內相似模型試驗、現場試驗、數值計算和理論分析,具體在以下幾方面進行了深入的研究:首先實現不同填土材料和地基形式條件下的涵洞、填土全過程相似材料模型試驗,并基于涵洞埋設的地形條件、填土特性、地基土的士性參數、地基處理方式和涵洞結構特征等因素,開展大量數值模擬計算;其次依托實際工程現場試驗,結合模型試驗和數值計算研究成果,運用彈塑性力學方法,建立高填土涵洞垂直土壓力計算公式;最后提出自適應遺傳算法神經網絡系統(AGA-BP),并應用到涵洞結構斷面測點變形(應力)的預測研究。本書可供交通工程、土木工程、市政工程等領域相關的科研人員、高校教師、本科生、研究生、技術人員和相關從業者等人員參考。
目錄(167章)
倒序
- 封面
- 版權頁
- 內容概述
- 前言
- 第1章 緒論
- 1.1 概述
- 1.1.1 涵洞的分類及構造
- 1.1.2 高填土涵洞的定義及特點
- 1.1.3 高填土涵洞研究
- 1.2 研究背景及意義
- 1.2.1 研究背景
- 1.2.2 研究意義
- 1.3 國內外研究現狀
- 1.3.1 計算理論研究
- 1.3.2 模型試驗研究
- 1.3.3 有限元數值模擬分析方法
- 1.3.4 現場測試研究
- 1.3.5 智能方法應用
- 1.4 主要研究工作
- 1.4.1 主要內容
- 1.4.2 主要創新點
- 1.4.3 主要研究路線
- 第2章 高填土涵洞的相似材料試驗
- 2.1 概述
- 2.2 模型試驗的理論依據
- 2.2.1 相似的定義
- 2.2.2 相似三定理[66]
- 2.2.3 單值條件
- 2.2.4 相似常數
- 2.2.5 相似指標
- 2.3 基于量綱分析法的試驗相似指標的確定
- 2.3.1 試驗設計的相似常數
- 2.3.2 量綱分析法(Buckinghamπ定理,量綱齊次法則)
- 2.3.3 試驗相似指標的確定
- 2.3.4 力學指標的測定及性能
- 2.4 本試驗相似材料的選擇
- 2.4.1 相似材料的選擇依據[69]
- 2.4.2 現場涵洞材料的力學參數
- 2.4.3 試驗采用的相似材料
- 2.5 相似材料涵洞模型配比方案
- 2.5.1 試驗相似材料配比確定的具體操作步驟
- 2.5.2 石膏、硅藻土配比
- 2.5.3 砂、石膏、硅藻土配比
- 2.6 試驗小結
- 2.6.1 相似材料配比的最終確定
- 2.6.2 力學性能影響因素分析
- 2.7 小結
- 第3章 高填土涵洞模型試驗研究
- 3.1 概述
- 3.2 相似材料涵洞模型制作
- 3.2.1 現場涵洞資料
- 3.2.2 涵洞模型資料
- 3.2.3 涵洞模型的制作
- 3.2.4 涵洞模型測點布置
- 3.3 模型試驗的步驟
- 3.3.1 模型試驗
- 3.3.2 模型試驗測試內容
- 3.3.3 土壓力計、沉降標志布設位置
- 3.3.4 模型試驗具體操作過程
- 3.4 模型試驗數據采集與處理
- 3.4.1 數據采集系統
- 3.4.2 試驗數據處理
- 3.5 模型試驗工況
- 3.5.1 填土材料參數
- 3.5.2 地基處理方式和涵洞結構形式
- 3.5.3 試驗工況
- 3.6 涵洞垂直土壓力分析
- 3.6.1 試驗結果整理
- 3.6.2 不同試驗工況下垂直土壓力分布
- 3.6.3 不同地基工況下垂直土壓力分布
- 3.6.4 不同填土工況下垂直土壓力分布
- 3.6.5 地基土層垂直土壓力分布
- 3.7 涵洞結構應力分析
- 3.7.1 涵洞結構應力測試目的
- 3.7.2 涵洞結構應力分布模型試驗結果
- 3.7.3 涵洞結構應力分布力法計算結果
- 3.7.4 實測結果與結構力法計算結果對比
- 3.7.5 涵洞破壞原因初探
- 3.8 填土層沉降分布
- 3.8.1涵洞頂部平面內各標記點沉降
- 3.8.2 涵洞頂部各土層沉降變形
- 3.8.3 涵洞地基土層沉降
- 3.9 小結
- 第4章 高填土涵洞數值模擬研究
- 4.1 概述
- 4.2 有限元數值模擬
- 4.2.1 有限元軟件ANSYS
- 4.2.2 幾何模型的確定
- 4.2.3 剛度矩陣形成
- 4.2.4 材料的本構模型
- 4.2.5 求解材料非線性問題的牛頓拉普森法
- 4.2.6 材料參數選擇
- 4.2.7 數值模擬計算過程
- 4.3 考慮各種影響因素的垂直土壓力分布數值模擬
- 4.3.1 考慮邊界地形條件影響的數值模擬
- 4.3.2 考慮填土特性影響的數值模擬
- 4.3.3 考慮地基土特性影響的數值模擬
- 4.3.4 考慮涵洞形式影響的數值模擬
- 4.4 垂直土壓力模擬計算結果與分析
- 4.4.1 考慮邊界地形條件影響的數值模擬結果
- 4.4.2 考慮填土性質影響的數值模擬結果
- 4.4.3 考慮地基土特性影響的數值模擬結果
- 4.4.4 考慮涵洞形式影響的數值模擬結果
- 4.5 涵洞結構及沉降變形分布云圖
- 4.5.1 填土沉降分布
- 4.5.2 涵洞結構應力分布
- 4.6 小結
- 第5章 高填土涵洞現場試驗研究
- 5.1 概述
- 5.2 現場監測方案
- 5.2.1 監測起止時間
- 5.2.2 監測內容
- 5.2.3 監測儀器及測試方法
- 5.2.4 監測斷面、測試儀器的布設
- 5.3 現場監測步驟和量測制度
- 5.3.1 監測步驟
- 5.3.2 量測制度
- 5.4 監測數據采集時間及內容
- 5.5 現場監測結果
- 5.5.1 第六標段監測結果
- 5.5.2 第十三標段監測結果
- 5.6 小結
- 第6章 垂直土壓力計算方法研究
- 6.1 概述
- 6.2 土壓力計算方法
- 6.2.1 上埋式涵洞的土壓力計算方法
- 6.2.2 溝埋式涵洞的土壓力計算方法
- 6.3 沉降差產生的附加應力理論
- 6.4 卸荷拱理論
- 6.4.1 新填土中的土拱與土拱效應
- 6.4.2 本研究中“土拱效應”的解釋
- 6.5 垂直土壓力計算公式
- 6.5.1 垂直土壓力計算公式——土拱效應與附加應力共同作用公式
- 6.5.2 填土高度H≤h0的土壓力計算
- 6.5.3 填土高度H>h0的土壓力計算
- 6.5.4 高填土涵洞土壓力計算公式
- 6.6 高填土涵洞的垂直土壓力公式對比
- 6.6.1 公式結果與模型試驗數據對比
- 6.6.2 各種土壓力計算公式討論
- 6.7 小結
- 第7章 基于AGA-BP系統的高填土涵洞結構變形(應力)預測研究
- 7.1 概述
- 7.2 人工神經網絡
- 7.2.1 神經網絡主要特點
- 7.2.2 神經網絡的學習
- 7.3 BP網絡的概述
- 7.3.1 BP網絡結構
- 7.3.2 BP網絡學習公式推導
- 7.4 BP網絡在高填土涵洞結構變形(應力)預測問題中的應用
- 7.4.1 涵洞變形(應力)預測的神經網絡模型樣本
- 7.4.2 涵洞變形(應力)預測的BP網絡結構
- 7.4.3 BP網絡預測高填土涵洞結構變形(應力)
- 7.5 AGA-BP系統實現過程
- 7.5.1 BP網絡應用中的不足
- 7.5.2 標準遺傳算法
- 7.5.3 自適應遺傳算法
- 7.5.4 AGA-BP系統實現步驟
- 7.5.5 操作步驟流程圖(圖7.9)
- 7.6 涵洞結構應力預測結果
- 7.6.1 一類樣本數據,經驗公式確定網絡結構
- 7.6.2 二類樣本數據,由經驗公式確定網絡結構
- 7.6.3 二類樣本數據,AGA-BP系統確定網絡結構
- 7.7 小結
- 第8章 結論
- 附錄一
- 附錄二
- 參考文獻 更新時間:2021-12-24 14:48:04
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