桥梁与隧道工程毕业论文开题报告

时间：2024-08-18 19:46:18 开题报告我要投稿

桥梁与隧道工程毕业论文开题报告

　　桥梁与隧道工程学科属土木工程一级学科，是集设计、施工与工程管理为一体的具有很强实践性的工程学科。以下是yjbys小编为您整理的桥梁与隧道工程专业毕业论文开题报告范文，欢迎参考阅读。

桥梁与隧道工程毕业论文开题报告

　　一、选题背景

　　根据2008年国务院调整的《中长期铁路网规划》，截止到2020年我国将建成如图1-1所示铁路网。随着铁路建设规模不断扩大，铁路网不断加密必然会存在大量新建线路交叉、并行临近既有线等情况。邻近营业既有铁路施工不仅需要控制工程本身的安全风险，还需控制与营业线相互影响引起的安全风险。高铁建设过程中采用高架桥技术可以避免与其它线路平面交叉，节省用地，同时由于线路的全封闭保证了运行的安全性。桩基础作为结构物的主要基础形式之一，由于具有承载力高、稳定性好、沉降小、抗震性能好以及能适应各种复杂地质条件等优点，被广泛用于交通、港口、工业与民用建筑等领域。在高速铁路高架桥施工中为了有效控制沉降，保障高铁运行时线路的高平顺性，桩基础得到了广泛应用。

　　灌注桩具有施工时无振动、无挤土、噪音小等优点，特别是在软土地区，由于预制桩存在挤土效应而受周围环境制约，钻孔灌注桩在施工中得到较为广泛的应用。桩基的广泛应用促进了灌注桩的理论与实践的快速发展。灌注桩广泛应用于高铁施工中。灌注桩施工是一个桩与周围环境不断相互作用的过程。灌注桩施工主要包括：(1)桩孔定位，泥衆制备;(2)钻孔与灌注泥装;(3)排査清空;(4)灌注混凝土。其中钻孔与灌注泥装、灌注混凝土及后期混凝土硬化承受上部荷载过程都会引起周围土体应力变化。若处理不当，会引起周边的环境问题，影响到邻近既有铁线路运行的安全性。

　　二、研究目的和意义

　　桩侧荷载传递取决于桩土接触面粗糙度、桩与土之间水平有效应力大小以及土的剪切特性。其中桩土接触面粗糖度依赖于施工方法和施工机械，通常来说，对于给定土层，同样施工条件下，各桩的桩土接触面粗糖度相差不大。而水平有效应力和土的剪切性能取决于钻孔时间、钻孔置空时间、饶注混凝土前孔内水压力等土体现场应力条件以及施工的一些具体细节影响。

　　三、本文研究涉及的主要理论

　　饶明贵(2003)[3]对既有线旁钻孔灌注桩施工方法进行了研宄，通过受力计算，结合相关地质条件，提出在一种可用于临近既有线的钻孔灌注桩的施工方法。罗鹏(2008)对邻近既有线路桥梁挖孔桩基础施工安全性分析进行了研宄。由于土溪左、右双线大桥临近既有土溪大桥，施工设计图考虑施工时可能影响既有线桥基础，因此将新建桥壤的柱基础设计为钻孔桩。经过施工方对现场勘察及力学分析后，决定将其改为挖孔桩施工。经实践证明，此项措施不仅是安全可行的，还可大大节约成本。

　　吴庆润(2012)以上海某高架桥钻孔桩工程为例，介绍了大直径超深钻孔灌注柱施工中高护筒、清障、分层钻进、小钻头引孔等技术在邻近既有铁路施工中的应用。实践证明，该技术可有效解决了施工中大直径超深钻孔桩施工，地质环境复杂等技术难题，为今后类似工程的施工提供了借鉴。朱建才 (2012)进行了钻孔桩施工对既有桥桥墩安全性影响试验研宄，结果表明：钻孔桩施工对周围土体水平位移影响范围一般在5倍桩径范围之内，引起的最大沉降量仅为5imn。对周围土压力和孔隙水压力影响不大，新桥钻孔桩施工对钱江二桥安全基本不存在影响。

　　Gunn et al (1993) 利用平面有限元方法模拟了钻孔灌注柱施工过程。在此模拟方法中架护壁釆用由y = 12kN/rn3的自重应力产生的静水压力，并假定开挖过程中不透水。混凝土饶注过程采用全混凝土压力，从底部开始换置泥衆。随后，因新鲜混凝土而产生的静水压力被换成硬混凝土材料。F.C.Schroeder(2004) 首先利用轴对称平面有限元分析了钻孔灌注桩施工对附近既有降道造成的影响。其进行了三种工况计算：前两个工况未计入險道存在，第三个工况模拟降道的开挖后续效果。此后，该文进行了三维有限元计算分析，但由于其程序限制，仅模拟了干钻孔的桩基施工，未能分析伴有泥菜护壁过程的灌注柱施工过程。陈隆 (2010) 使用Abaqus对灌注桩群桩施工进行模拟，考虑了泥装护壁、混凝土硬化、分级加载等因素，得到考虑施工过程对灌注桩承载力的影响。李智彦(2013)采用三维数值模拟，对新建桥梁的钻孔灌注桩施工进行计算，预测了灌注施工各施工条件下对周围土体应力和变形的影响，并提出相应的施工建议。高晓燕 (2015)运用Plaxis3DFoundation建立了某地铁线桩板结构的钻孔灌注桩施工三维有限元模型，采用应力释放模拟了钻孔桩施工。

　　四、本文研究的主要内容及研究框架

　　(一)本文研究的主要内容

　　本研究在国内外己有研究的基础上，主要进行以下研究工作：(1)对己有文献进行仔细研读，深刻理解掌握灌注披施工对周围环境及建筑影响产生的作用机理，研宄国内外最新的相关成果。(2)阐述被动桩计算方法中的地基反力法计算理论。针对具体实例，分别使用地基反力法及有限元法计算，对两种方法进行比较。(3)模拟灌注桩单桩施工过程，分析灌注桩施工引起的周围土体位移及应力变化。(4)使用有限元软件Abaqus模拟灌注桩群桩施工对临近客运专线桥梁影响。解决模型计算分析中遇到的难题，如施工阶段分步问题、土体本构模型参数选取问题、被动桩桩土接触问题。借助于有限元软件的强大的非线性计算技术分析灌注桩施工对周围土体乃至桥填-基础系统的影响。

　　(二)本文研究框架

　　本文研究框架可简单表示为：

　　五、写作提纲

　　致谢 5-6

　　摘要 6-7

　　ABSTRACT 7-8

　　1 绪论 12-26

　　1.1 研究背景 12-14

　　1.2 灌注桩临近既有桩基施工研究现状 14-17

　　1.2.1 灌注桩临近既有桩基础施工方法研究 14

　　1.2.2 灌注桩施工数值模拟研究 14-15

　　1.2.3 灌注桩施工引起的周围地基土空间变形研究 15-17

　　1.3 国内外被动桩研究现状 17-23

　　1.3.1 现场测试法 17-18

　　1.3.2 室内试验 18-20

　　1.3.3 理论分析方法 20-22

　　1.3.4 数值模拟法 22

　　1.3.5 研究现状评述 22-23

　　1.4 研究工作内容 23

　　1.5 技术难点 23

　　1.6 研究方法与技术路线 23-26

　　2 土体侧移作用下被动桩地基反力法与有限元法对比 26-40

　　2.1 被动桩地基反力法求解 26-30

　　2.1.1 地基反力法假定 26-27

　　2.1.2 桩土相互作用的计算模型 27-28

　　2.1.3 水平位移控制方程 28-29

　　2.1.4 方程的求解 29-30

　　2.2 基坑开挖对邻近既有桩影响 30-38

　　2.2.1 模型数据 30-32

　　2.2.2 地基反力法求解桩水平位移 32-33

　　2.2.3 有限元法求解桩水平位移及附加弯矩 33-35

　　2.2.4 理论解与有限元数值解对比 35-38

　　2.3 小结 38-40

　　3 钻孔灌注桩施工过程的三维有限元模拟 40-62

　　3.1 ABAQUS介绍 40-41

　　3.2 有限元法分析灌注桩施工过程主要难题 41-44

　　3.2.1 地应力平衡问题 41-42

　　3.2.2 有限变形问题 42

　　3.2.3 接触问题 42-43

　　3.2.4 生死单元问题 43

　　3.2.5 空隙水压力问题 43

　　3.2.6 混凝土硬化问题 43-44

　　3.3 灌注桩施工基本假定及建模过程 44-46

　　3.3.1 基本假定 44-45

　　3.3.2 灌注桩施工过程在Abaqus中的模拟 45-46

　　3.4 灌注桩单桩施工有限元分析 46-49

　　3.4.1 模型尺寸 46-47

　　3.4.2 模型参数选取 47-48

　　3.4.3 施工阶段划分 48-49

　　3.5 灌注桩对周围土体影响研究 49-61

　　3.5.1 地应力平衡计算 49-50

　　3.5.2 桩孔开挖与灌注泥浆 50-57

　　3.5.3 混凝土浇注及硬化的模拟 57-59

　　3.5.4 承受上部荷载 59-61

　　3.6 本章小结 61-62

　　4 灌注桩群桩施工对既有线桥墩-基础影响研究 62-92

　　4.1 工程概述与评估位置选取 62-64

　　4.1.1 工程概述 62-63

　　4.1.2 评估点桥墩、承台、桩基的布置及尺寸 63-64

　　4.2 有限元建模 64-72

　　4.2.1 基本假定 64

　　4.2.2 参数选取 64-65

　　4.2.3 模型尺寸、网格划分及边界处理 65-68

　　4.2.4 荷载施工阶段划分及初始状态位移计算 68-72

　　4.3 群桩施工对既有线桩基影响研究 72-84

　　4.3.1 施工过程中既有线桩基总位移变化 72-74

　　4.3.2 各施工阶段桩基位移分析 74-84

　　4.4 新线群桩施工对既有线承台、墩台位移影响研究 84-89

　　4.4.1 施工过程对桥墩、承台位移的影响 84-86

　　4.4.2 各施工阶段承台—桥墩位移具体分析 86-89

　　4.5 施工过程既有线位移最大值对比 89-90

　　4.6 本章小结 90-92

　　5 结论与展望 92-94

　　5.1 结论 92

　　5.2 展望 92-94

　　参考文献 94-98

　　六、本文研究进展(略)

　　七、参考文献

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　　[3]饶明贵，既有线旁钻孔灌注桩施工方法[J].铁道工程学报.2003，(1):145-149.

　　[4]罗鹏，邻近既有线路桥梁挖孔桩基础施工安全性分析[J].施工技术与测技术.2008，28 249-252.

　　[5]吴庆润，邻近既有铁路的大直径超深钻孔桩施工关键技术[J].地基基础.2012,34 (3)：176-179.

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　　[10]李智彦，丁振明，钻孔灌注桩施工对邻近桥桩基影响的数值模拟.公路交通科技.2013.(4):70-76.

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