城市道路新型钢筋混凝土污水井盖结构非线性分析

城市道路新型钢筋混凝土污水井盖结构非线性分析l应I用I实I劂城市道路新型钢筋混凝土污水井盖结构非线性分析黄宁1一，陈绪刚2(1．深圳大学土木工程系，深圳518060)(2．同济大学结构工程与防灾研究所，上海200092)(3．香港理工大学土木与结构工程系，香港)摘要：本文针对目前城市道路污水井盖普遍存在的问题，提出一种新型的钢筋混凝土污水井盖结构形式。并基于工程物理的基本原理，运用大型通用数值计算ANSYS程序，考虑了单元材料、弹性几何和接触状态非线性，对其进行了细致的精确有限元非线性分析。准确得出了此新型井盖结构的整体力学性能及薄弱部位，以作为原型结构定型投产的制造依据，提高分析效率，缩短设计周期。并利用混合语言鳊程技术和参数化设计语言APDL，极大地提高了ANSYS程序几何模型塑造的质量和效率，增强了数据管理能力，实现了大量几何物理参数分析的优化设计。使此新型井盖结构的整体性能达到了最优。分析结果表明：受力合理、冈1度大、重量轻、造价低、可以突出结构美且富有艺术表现力是此新型井盖结构的显著特点。关键词：钢筋混凝土污水井盖；结构非线性；有限元；优化设计城市中，市政管道检查井通常是一个普遍存在，但又经常被忽略的问题。目前各大中城市使用较多的铸铁井盖如图l，由于具有回收价值，失窃现象严重。长期以来，一直困扰着各市政设施维护部门，给国家带来一定程度的经济损失，并成了危及市民人身安全的一大隐患。同时，传统铸铁井盖还存在如：造价高，耗铁量大，疲劳强度低，易断裂，井盖与井座间结和不紧，易松动；缝隙间易被垃圾渗入造成粘结，使用和开启都不方便等诸多缺陷。图1传统铸铁井盖因此，本文针对目前城市道路污水井盖普遍存在的问题，提出一种新型的钢筋混凝土污水井盖结构形式。并考虑相对于试验研究的经济便捷性，基于工程物理有限元分析的基本原理，运用大型通用数值计算程序ANSYS对其进行细致的精确计算，准确得出其力学性能，提高分析效率、缩短设计周期。为今后该新型污水井盖的工程应用和推广奠定理论基础，以作为原型结构定型投产的制造依据。1新型井盖结构形式1．1物理材料考虑到原铸铁井盖存在的问题，新型井盖采用工程中应用最为广泛的钢筋混凝土材料。由于其价格明显低于铸铁材料，且自身不具有任何回收价值，能从根本上杜绝井盖的被盗现象。1．2结构选型由于混凝土材料的抗拉强度很低，新型井盖的结构形式设计成圆板底面为圆