格尔木至拉萨多年冻土区输电线路杆塔基础上拔性能研究

多年冻土论文 杆塔基础论文 上拔破坏面论文
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我国跨越多年冻土区的输电线路工程越来越多,但是目前却没有指导冻土中杆塔基础设计的规范。在此背景下,中国电力工程顾问集团西北电力设计院展开了制定《冻土地区架空输电线路基础设计技术规程》的研究工作,本文作为其中的一个子课题,依托格尔木至拉萨输电线路工程,研究多年冻土中开挖类扩展板式杆塔基础的上拔性能。本文进行了室内杆塔基础模型上拔试验。将格尔木至拉萨输电线路采用的开挖类扩展板式直柱基础、锥柱基础按比例缩小,制作基础模型。在不同含水率、不同冻结温度的粉质粘土中进行基础模型的上拔试验,得到各试验条件下土体破坏面的各形状参数及其变化规律,以及各基础的上拔荷载—位移曲线。分析得出冻土中基础上拔破坏模式为:克服基础与冻土的冻结强度—扩展板后冻土压缩—冻土塑性区出现和开展—冻土整体剪切破坏。利用ABAQUS,依据格尔木至拉萨输电线路实际工程,建立不同埋深、不同扩展板直径的直柱基础、锥柱基础在多年冻土活动层处于刚冻结、完全融化两种状态下的轴对称模型。模拟基础从开始上拔到冻土破坏的过程,得出塑性破坏面的上拔角,其与实验得到的破坏面的上拔角值接近。研究了基础埋深、基础扩展板直径、基础型式对基础的抗拔承载性能的影响规律。依据格尔木至拉萨输电线路采用的基础尺寸和基础荷载,建立直线塔基础和转角塔基础的三维模型,计算在上拔荷载与水平荷载共同作用下基础的位移,并将其与基础仅受上拔荷载作用下的位移进行对比,建议多年冻土中杆塔基础的水平荷载与上拔荷载的比值小于0.269时,水平力影响系数取为0.95。
摘要第4-5页
Abstract第5页
第1章 绪论第8-15页
    1.1 课题来源及研究目的和意义第8-9页
    1.2 国内外在该方向的研究现状及分析第9-14页
        1.2.1 冻土中基础抗拔研究现状第9-10页
        1.2.2 非冻土中基础抗拔性能研究现状第10-12页
        1.2.3 非冻土中杆塔基础抗拔稳定性计算方法第12-14页
    1.3 本文的研究内容第14-15页
第2章 扩展板式基础上拔破坏模型试验第15-38页
    2.1 试验目的第15页
    2.2 试验方案第15-16页
    2.3 试验仪器第16-18页
    2.4 试验准备第18-22页
        2.4.1 制备土样第18-20页
        2.4.2 测定土体的冻胀性第20页
        2.4.3 制备桩样第20-22页
    2.5 试验步骤第22-23页
    2.6 试验现象第23-28页
    2.7 试验数据整理与分析第28-37页
        2.7.1 冻结土体中上拔破坏面的参数第28-32页
        2.7.2 基础模型的 T-S 曲线第32-37页
    2.8 本章小结第37-38页
第3章 扩展板式基础上拔破坏数值模拟第38-64页
    3.1 ABAQUS 简介第38页
    3.2 建立数值模型第38-44页
        3.2.1 确定各基础模型尺寸第39页
        3.2.2 材料参数的选取第39-41页
        3.2.3 桩土界面冻结强度模拟第41-43页
        3.2.4 定义分析步第43页
        3.2.5 选择单元和划分网格第43-44页
        3.2.6 边界条件第44页
        3.2.7 定义初始地应力第44页
    3.3 数值模型验证第44-46页
    3.4 计算结果及分析第46-63页
        3.4.1 计算结果第46-51页
        3.4.2 各工况破坏面上拔角统计第51-52页
        3.4.3 各工况得到的 T-S 曲线第52-63页
    3.5 本章小结第63-64页
第4章 格尔木—拉萨输电线路杆塔基础验算第64-75页
    4.1 计算模型的建立第64-67页
        4.1.1 建立土体和杆塔基础的模型第64页
        4.1.2 材料参数的选取第64-65页
        4.1.3 划分网格第65页
        4.1.4 定义分析步第65-66页
        4.1.5 荷载与边界条件第66-67页
        4.1.6 初始地应力平衡第67页
    4.2 数值计算结果与分析第67-74页
        4.2.1 计算结果第67-71页
        4.2.2 计算结果分析第71-74页
    4.3 本章小结第74-75页
结论第75-77页
参考文献第77-81页
致谢第81页
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