高填土大跨钢波纹管涵力学性能分析与测试

该文结合依托工程,对高填土大跨钢波纹管涵的力学性能进行了现场测试和有限元分析,并探讨了钢管波纹参数、管顶填土高度、土体弹模、不对称填土、地基不均匀沉降等对钢波纹管涵应力和变形的影响。结果表明:钢波纹管涵变形和应力随填土高度增加而增长,但增长趋势逐渐变缓、土-拱效应明显;有限元分析与试验结果相吻合,表明有限元模型能够满足设计精度要求;钢波纹管最大变形和等效应力随波高、土体弹模增大而减小,随波距增加而增大。最后,将各国规范的设计计算结果与有限元、测试结果进行对比,提出钢波纹管涵土压力设计计算采用AASHTO或中规、管壁应力设计计算采用CHDBC的建议。     

钢波纹管接缝强度计算

钢波纹管使用寿命长、不渗水、弹性好,不跳车,可广泛用于涵洞、地下排水管道,对保护路面起着良好的作用。通过钢波纹管在涵洞设计中采用高强螺栓连接的应用实例,阐述了钢波纹管的高强螺栓连接计算,并跟踪其施工后的使用情况。工程应用情况表明,钢波纹管在多种特殊土质及各种复杂地形中具有较好的应用优势,值得同类工程推广应用。在计算埋置式金属波纹管时采用GB 50017-2003来计算接缝强度是偏于保守的。     

高填方大跨双孔钢波纹管涵测试与分析

为了解双孔钢波纹管涵应用于高填方路基时径向土压力及变形特性,结合依托工程,通过现场试验,并精细化有限元建模方法对其进行分析。结果表明,双孔2-φ5.5 m钢波纹管涵,变形与径向土压力随着填土高度的增加而增大,填土高度达到管顶24 m尚未出现明显土拱效应;径向土压力沿管周分布呈椭圆形,采用双孔管涵,结构受力与单管涵基本相同,最大径向土压力出现位置不同,位于管斜下方45°位置;有限元分析与试验结果相吻合,表明有限元分析模型精度满足工程要求。最后,将公路桥涵规范中土压力计算结果与有限元、测试结果进行对比,规范计算得到的最大土压力偏大,最小土压力偏小。     

大直径钢波纹管管顶土压力分析

近年来,以钢波纹管为代表的新型涵洞在公路工程中的应用越来越多。然而,大直径钢波纹管涵洞的设计和计算理论至今仍不完善,导致设计计算结果和实际结果可能相差较大,同时也制约了这类新型涵洞结构的推广应用。该文结合一实际工程项目,通过对几种涵管管顶土压力计算方法对比以及有限元的模拟分析研究,得出了大直径波纹管管顶土压力的变化规律。     

高填方段波纹管涵垂直土压力试验及计算

基于原位观测试验与理论研究,对高填方段波纹管涵的涵顶垂直土压力的分布特征与变化规律进行了探讨.首先,开展了高填方段波纹管涵垂直土压力现场观测试验.试验结果表明,高填方段管涵顶部存在土拱效应,规范的土柱法计算土压力值误差较大,偏于保守,而管涵顶部平面的土压力值并非均匀分布,存在明显的应力集中区域.在此基础上,结合试验规律及马斯顿理论,考虑由于土拱效应造成的应力集中现象,建立了高填方段波纹管涵垂直土压力计算模型,并进行了理论求解,从而提出了高填方段波纹管涵垂直土压力计算方法.最后,依据此模型对涵顶填土重度、土体内摩擦角、黏聚力、管径大小等主要影响因素进行了参数分析.结果表明,土体重度对管涵垂直土压力数值影响较大,而内摩擦角及黏聚力的影响较小.     

沟埋式公路钢波纹管涵力学性能分析与测试

为了对钢波纹管涵的力学性能进行研究分析,通过现场测试和有限元分析研究了沟埋式公路钢波纹管涵的受力性能,并分析了地基弹性模量、填土高度、波纹管参数对钢波纹管涵变形和土压力的影响。结果表明:施工填土初期管涵先产生竖向拱起,回填至管顶后竖向变形开始减小;随着填土高度增加,土压力变大,且管顶土压力最大;有限元分析所得结果与现场试验数据相吻合,表明建立的有限元模型在精度上能够满足工程要求。     

高填方钢波纹管涵变形计算及涵土相对刚度系数研究

为了获得高填方下钢波纹管涵变形的定量计算方法,并拟得到判定钢波纹管涵刚柔性的计算方法。在考虑钢波纹管涵受压变形与涵侧土体压缩变形相互影响的基础上,对涵土相对刚度问题进行了深入探讨。在考虑钢波纹管涵截面参数惯性矩特性的基础上,从分析规范中涵土相对刚度系数的计算方法入手,假设涵顶平面内外所受填土压力水平分布相同,涵侧填土对管涵横向变形产生一定的弹性抗力,引入了Spangler的涵土相互作用模型,推导了钢波纹管涵的变形计算公式和涵土相对刚度系数计算公式,同时,在考虑涵侧土体压缩变形模量线性增加的基础上,代入相关参数,将计算结果与现场试验结果进行比较,结果表明:钢波纹管涵洞随填土压力变化时,其变形计算值曲线规律与试验实测收敛值基本一致;应用推导的涵土相对刚度系数理论公式计算结果,可近似地判定管涵的刚柔性,通过理论计算,将本工点所用管涵判定为柔性涵洞,这也被试验测试得到涵顶垂直土压力系数小于1.0的结果间接验证,因此这既是对规范公式存在不足的补充,又为钢波纹管涵刚柔性的判定提供了新方法;通过涵土相对刚度系数公式的变换,得到涵顶平面内外土柱沉降差±δ与涵土相对刚度系数αs在本质上是相通的,故亦可用±δ判定涵土的相对刚度,这为判定涵洞刚柔性又提供了一种可行的方法。     

螺栓联接强度的影响因素和计算方法

本文认为螺栓相对刚度对螺栓强度的影响需具体分析，对螺栓拉伸强度计算的载荷系数法作了进一步探讨。对螺栓强度计算；应用引入牙根最大拉应力计算内容，并根据相似理论和边界元计算给出了计算公式，同时给出了各种情况下三角螺纹的最大螺牙载荷及其回归公式。     

公路建设钢波纹管涵设计与施工关键技术分析

钢波纹管涵洞通过管体与周围的回填土形成管土效应,互相作用、一起受力,目前被广泛的应用于公路桥涵工程中。在分析钢波纹管涵国内外研究现状的基础上,通过分析其平面有限元计算模型和空间有限元计算模型,得到结构设计原理的一般特点;同时,与钢波纹管涵的施工过程结合,分析在建造过程中的关键技术。最后给出钢波纹管涵的应用建议,为后续公路建设提供一定参考。     

钢板厚度变化对摩擦型高强度螺栓承载力的影响分析

随着交通发展需求,建设的钢桁架桥梁越来越多,这些钢桁梁桥梁杆件或板件之间采用高强度螺栓连接较多,并且相连部位存在各种厚度钢板。目前在一些规范中已有高强度螺栓设计方法,但没有明确与型号对应钢板厚度使用范围。为了明确不同板件厚度对摩擦型高强度螺栓承载力的影响,采用了ANSYS有限元分析软件建立了摩擦型高强度螺栓计算模型,分析了不同钢板厚度对摩擦系数、预紧力、钢材强度的影响。结果表明,摩擦型高强度螺栓存在钢板塑性屈服和摩擦面滑移2种极限状态,M30摩擦型高强度螺栓不宜在板厚小于20 mm钢板使用。     

埋置式钢质波纹板管结构的有限元分析

埋置式钢质波纹管充分利用了波纹板的刚度和对变形的适应能力,具有施工方便、环保的特点,被广泛应用于水利治理、隧道、小跨径桥梁等许多方面。其内力计算可以采用平面有限元和空间有限元进行计算。通过比较计算实例可知,平面有限元的计算结果有足够的精度,满足工程应用的需要。经荷载试验比较可知,有限元计算结果略偏保守,能够保证结构的安全。     

新型钢带增强聚乙烯(PE)螺旋波纹管的应用

钢带增强聚乙烯(PE)螺旋波纹管具有环刚度高、防腐性能好、连接强度高、产品执行标准先进、埋地深度较其它塑料管材更深等特点。该产品能够在各种地质条件下施工,包括地下水位高的地带、沿海滩涂地带等。该文介绍了我国埋地排水管的发展趋势,并详细介绍了新型钢带增强聚乙烯螺旋波纹管的性能以及在实际工程中的应用效果。     

波纹钢板套衬解决隧道衬砌掉落病害的效果分析

为解决衬砌起层剥落病害问题,提出使用波纹钢板套衬的衬砌加固方法,即使用化学锚栓将波纹钢板与衬砌混凝土连接,并在中间添加填充材料。考虑衬砌混凝土掉落时波纹钢板单独作用,波纹钢板与化学锚栓共同作用,波纹钢板、化学锚栓和填充层共同作用3种不同工况,针对3种工况建立相应的有限元数值分析模型,并对加固效果进行计算和分析。计算结果表明： 波纹钢板单独作用时结构处于最不利情况,此时波纹钢板顶部挠度为110.2 mm,应力为136.8 MPa,满足变形和受力要求; 当考虑化学锚栓和填充层的作用时,结构响应最小。     

波纹钢管廊结构设计关键技术分析与问题探讨

波纹钢管廊结构具有受力性能优、施工时间短、造价低、环保性能好等优点。为深入了解波纹钢管廊结构的承载机制、破坏特征及装配化技术、规范化断面形式、土体加固方法及措施等关键设计方法，对美国、加拿大、澳大利亚等公路、铁路工程中的排水沟、地下通道、立交工程中波纹钢管道结构的应用情况进行介绍，分析梳理波纹钢管道在国外的工程应用、规范编制、技术特征和设计施工方法，并对波纹钢管结构的荷载计算、强度验算、设计流程和方法进行详细分析。结合国内波纹钢管廊建设技术的发展需要，从建设环境、结构断面形式、装配化、围护土体加固、最小埋置深度等方面探讨波纹钢管廊建设中存在的问题及发展趋势，提出对波纹钢管廊建设关键技术的研究建议。     

不同截面形式的波纹钢综合管廊结构受力性能分析

本文依托平遥古城基础设施提升改造项目中综合管廊建设工程,针对波纹钢综合管廊结构,利用有限元软件构建不同截面形式的三维土层-结构数值模型,探究不同截面形式对波纹钢管廊结构受力特点及变形规律的影响。揭示了不同断面形式的波纹钢管廊结构最不利受力位置,最后分析了超载作用对波纹钢管廊结构受力性能的影响。研究结果表明：矩形断面波纹钢综合管廊结构受力性能良好。圆形断面和马鞍形断面结构腰部位置横向变形和内力最大,而矩形断面结构四个角处节点的变形和受力最大。不同断面形式的管廊结构底部均向内收缩变形,且管廊结构竖向变形量比横向变形量大,因此在实际工程中应关注波纹钢管廊结构变形量,尤其是结构竖向变形。     

不同截面形式的波纹钢综合管廊结构受力性能分析

本文依托平遥古城基础设施提升改造项目中综合管廊建设工程,针对波纹钢综合管廊结构,利用有限元软件构建不同截面形式的三维土层-结构数值模型,探究不同截面形式对波纹钢管廊结构受力特点及变形规律的影响。揭示了不同断面形式的波纹钢管廊结构最不利受力位置,最后分析了超载作用对波纹钢管廊结构受力性能的影响。研究结果表明：矩形断面波纹钢综合管廊结构受力性能良好。圆形断面和马鞍形断面结构腰部位置横向变形和内力最大,而矩形断面结构四个角处节点的变形和受力最大。不同断面形式的管廊结构底部均向内收缩变形,且管廊结构竖向变形量比横向变形量大,因此在实际工程中应关注波纹钢管廊结构变形量,尤其是结构竖向变形。     

钢波纹管涵洞的薄壳效应

从旋转对称壳基本理论着手,总结发现工程计算法、解析法等均不适用竖向受力的涵洞工程。根据试验数据用有限元法分析了钢波纹管涵洞大应变与小应变问题,得到两者的结果非常接近,完全可以采用小应变方法进行分析。针对工程现场采用的反开槽回填法施工,建立了有限元力学分析模型,采用底面约束所有位移和扭转自由度、管两侧立面施加水平位移约束、顶面施加荷载、其余面自由的边界条件,施加竖向汽车荷载进行分析。结果表明,该模型得到的计算结果和现场实测值拟合良好,说明该法是可行的,所得的结论是可靠的。     

矩形波纹钢地下综合管廊结构抗震性能分析

本文以矩形断面波纹钢综合管廊结构为主要研究对象，结合有限元软件建立土层-结构数值模型，系统地探究了地震加速度峰值、波纹钢结构刚度、土体刚度等因素对矩形断面波纹钢综合管廊结构抗震性能的影响规律，明确了矩形断面波纹钢综合管廊结构在地震荷载作用下不同工况的最不利受力和变形位置。研究结果表明管廊结构内力与变形随地震加速度峰值增大而增大；管廊结构刚度增大，结构内力随之增大，相反地结构变形随之减小；管廊结构内力、变形和层间位移角均随土体刚度的增大而减小，且土层刚度越小，对结构变形影响更为明显。     

波形钢板桥梁活载及弯矩计算数值分析

波形钢板桥梁为填埋式结构,活载计算类似于拱桥和涵洞,却又不尽相同。为探索波形钢板结构在活载作用下的内力计算,参考拱桥和涵洞的计算原理对波纹钢板活载计算方法进行总结和归纳,并通过有限元数值分析对结构的弯矩影响线进行绘制。得出波形钢板结构活载计算公式及施工过程中活载作用下的弯矩计算方法。