大体积混凝土污水处理池池壁挡土墙优化设计

【摘要】：在水池设计中，优化扶壁柱与操作平台（走道板）的相对刚度，可以改善池壁顶部支座条件，有助于优化结构的受力情况，并且有助于减少顶部裂缝的开展。它克服了由于挡土墙顶部相对刚度较小，而造成挡土墙顶部支座条件为铰接或自由端，以至于难以满足长期荷载作用下受力要求的缺点；提高了结构的整体稳定性，使之具有良好的变形性能。 本文选取了挡土墙其中一跨进行分析，计算出该跨的相对刚度并模拟其受力特性，在考虑弯扭共同作用的影响下，进行了如下研究： （1）运用软件模拟出挡土墙在扶壁柱尺寸变化时的位移变化云图和应力变化云图。根据空间变角桁架模型，推导出扶壁柱尺寸变化时，在弯矩与扭转共同作用下，挡土墙和扶壁柱连接处与挡土墙顶部的刚度比变化曲线。 （2）结合刚度比公式，判断出挡土墙顶部支座条件，建立了扶壁柱刚度限定公式。满足此限定公式时挡土墙顶部支座条件为优化后的弹性支座。在此区间的扶壁柱随着尺寸增大，刚度增大，结构稳定性也随之增大。 （3）随着扶壁柱尺寸的增大，结构最大位移与悬挑板连接处的位移比不断降低，支座条件也相应改变，而此时对应的应力变化却不是很均匀。并根据推导公式得出了扶壁柱与顶部走道板弯矩比变化公式。 本文得出的扶壁柱与悬挑板相对刚度公式，及尺寸优化限定公式，可以调整挡土墙顶部的支座条件，为其在工程中的应用提供理论基础和计算依据。 【关键词】：挡土墙 扶壁柱 刚度比 支座条件 优化设计
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TU476.4;TU992.24
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-8
• 致谢8-12
• 第一章 绪论12-22
• 1.1 水池的分类和结构形式12-17
• 1.1.1 水池的分类12-13
• 1.1.2 水池的结构形式13-14
• 1.1.3 水池的设计14-17
• 1.2 防止水池裂缝的相应措施17-18
• 1.2.1 池壁顶部刚度的加强17
• 1.2.2 考虑顶部的操作平台或走道板的有利影响17
• 1.2.3 水泥的用量和水灰比17-18
• 1.3 建筑结构优化设计18-20
• 1.3.1 简单解法19
• 1.3.2 准则法19-20
• 1.3.3 数学规划法20
• 1.4 本课题的研究意义20
• 1.5 本文的主要研究内容20-22
• 第二章 空间模型理论22-31
• 2.1 空间桁架模型22-25
• 2.1.1 空间桁架模型简介22-23
• 2.1.2 空间桁架模型分析理论23-24
• 2.1.3 本文模型基础24-25
• 2.2 空间薄壁截面梁单元模型25-27
• 2.2.1 空间薄壁截面梁单元模型简介25-26
• 2.2.2 空间薄壁结构的变形分析方法简介26-27
• 2.3 有限元法的概念及方法27-31
• 2.3.1 有限元法27-29
• 2.3.2 结构非线性问题29-31
• 第三章 池壁挡土墙有限元优化分析31-47
• 3.1 ANSYS 简介31-32
• 3.2 分析模型的建立32-39
• 3.2.1 材料的本构关系32-34
• 3.2.2 单元类型的选取34-37
• 3.2.3 工程概况37-38
• 3.2.4 有限元模型建立38-39
• 3.3 有限元优化分析39-46
• 3.4 本章小结46-47
• 第四章 扶壁柱相对于走道板弯矩比值推算47-58
• 4.1 复合受扭构件弯扭刚度的推导47-52
• 4.1.1 复合受扭构件弯扭模型47
• 4.1.2 复合受扭构件弯扭刚度计算的假定47-48
• 4.1.3 复合受扭构件弯扭刚度的推导48-52
• 4.1.4 对复合扭转刚度公式的简化52
• 4.2 相交处扭转角位移θ计算52-54
• 4.2.1 扭转角位移θ计算方法52-53
• 4.2.2 相对转角公式推导53-54
• 4.3 扶壁柱相对于走道板处弯矩值比值 M_A的推算公式54-56
• 4.3.1 M_A推算公式54-55
• 4.3.2 (b_(cor), h_(cor))变化时模拟 M_A变化55-56
• 4.4 扶壁柱优化建议56-57
• 4.5 本章总结57-58
• 第五章 结论与展望58-59
• 5.1 结论58
• 5.2 对池壁挡土墙的展望58-59
• 参考文献59-62
• 攻读硕士学位期间发表的论文62
• 攻读硕士学位期间参与的项目62-63

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