公路钢波纹管涵洞设计与施工技术研究

通过对钢波纹管涵洞国内外计算方法分析,借鉴其特点及优势,针对我国高填方路堤大孔径钢波纹管涵洞技术特点,提出基于有限元的钢波纹管涵洞设计方法,并给出设计流程图及控制指标,同时对钢波纹管涵洞施工工艺进行了详细分析。基于以上研究成果,形成的成套技术体系,可指导不同路堤高度、不同孔径的钢波纹管涵洞设计与施工。     

高填方路基钢波纹管涵洞力学性能及经济效益分析

钢波纹管涵洞有管节薄、质量轻、便于叠置捆扎,存放运输方便、施工组装工艺简单、生产周期和施工期短等特点,同时波纹管涵洞适应能力强,受力条件好,造价低,故其具有很广阔的应用前景。目前,国内对于波纹管力学性能研究还较少。通过对高填方钢波纹管涵洞进行野外现场试验,结合相关钢波纹管涵洞知识,从不同方面研究了钢波纹管涵洞的力学性能,同时进行了波纹管与盖板涵的造价比较,为波纹管在工程和设计中应用具有重要指导意义。     

高路堤钢波纹管涵洞预拱度设置研究

为了确定高路堤钢波纹管涵洞预拱度设置的合理值,解决现有高路堤钢波纹管涵洞预拱度设置不合理而产生的路面不均匀沉降的难题。采用有限元数值模拟分析,得出不同填土高度、不同直径、不同路基边坡坡度与钢波纹管涵洞预拱度值的关系,给出高路堤钢波纹管涵洞预拱度设置方法及公式,并成功在万宜高速公路高路堤钢波纹管涵洞上应用,后期检测预拱度设置合理。通过研究取得以下结论:在预拱度设置时首要考虑的,也是影响预拱度设置最大的因素是填土高度,其次为钢波纹管的管径及涵底纵坡,波纹的变化对其影响较小。预拱度设置值随着填土高度的增加而增加,随着管径和涵底纵坡的增大而减小。     

高填方路基钢波纹管涵洞管顶土压力分析

金属波纹管涵洞是采用波纹状管或由波纹状弧形板通过连接、拼装形成的一种涵洞形式,主要由钢、铝或塑料等材料制成。钢波纹管涵洞由于轴向波纹的存在使其具有优良的受力特征,轴向和径向同时分布因荷载引起的应力应变,可以更大程度上分散荷载的应力集中,更好地发挥钢结构的优势,故其具有广阔的应用前景。本文通过对高填方钢波纹管涵洞进行野外现场试验研究,随着施工中填土高度增加,分析了钢波纹管涵洞管外各点在有无土工格栅时所受力的大小及规律,为今后高填方路基中钢波纹管涵洞的施工提供参考资料。通过研究取得以下结论:钢波纹管各点所受土压力随着填土高度升高而增加;在填土高度一样时,与管顶水平的管外土压力大于管周各测点的土压力。     

大直径高填方钢波纹管涵洞现场试验分析

通过对大直径高填方钢波纹管涵洞的现场试验,选取管涵中3个特征断面,在特征点布设应变计、土压力盒以及变形测量仪器,对钢波纹管涵洞的周围土压力、力学特性以及变形规律进行了研究分析。研究表明,钢波纹管的受力特性在轴向以受拉为主,在环向以受压为主,并且都在管底+12.2 m处存在明显的拐点;土压力在管底+18m处趋于平缓,最大变形达到管径的2.3%。     

高填方路基钢波纹管涵洞分层土压力分析

柔性、高强度的钢波纹管涵洞,不仅具有优良的适应地基与基础变形的能力,而且具有自重轻、运输方便、施工简单、造价低、对地基扰动小等优点,故其具有较为广泛的应用前景。该文通过对高填方钢波纹管涵洞进行野外现场试验,分析钢波纹管涵洞管周和管外各点所受力的大小及变化规律,为今后高填方路基中钢波纹管涵洞施工提供参考资料。通过研究取得以下结论:钢波纹管各点所受土压力随着填土高度升高而增加;在填土高度一样时,管周各点的土压力值不同,其中管周60°处的土压力最大,管中90°处土压力最小;与管顶水平的管外土压力大于管周各测点的土压力,这对于减小钢波纹管在高填方路基回填时的变形有指导作用。     

高填方大跨径钢波纹管涵洞通道力学性能研究

钢波纹管涵洞通道以其优越的受力性能,其应用越来越广泛,但国内对其力学性能的研究较少,设计无规范可依,存在一定的盲目性。为研究其力学性能,以1~5 m高填方钢波纹管通道为工程依托,进行了现场力学性能测试。结果表明:结构具有明显柔性特征,填土越高,土拱效应越明显,且结构的轴向波峰波谷和环向都成拉压交替变化规律。     

低路堤荷载作用下钢波纹管涵切向应变现场测试

为研究钢波纹管涵在低路堤荷载作用下的力学性能,依托泗许高速安徽淮北段一处试验涵,对荷载分别作用于超车道、行车道、应急车道情况下管涵的切向应变进行现场测试。试验数据表明：当荷载作用于不同车道时,钢波纹管切向应变不同,随着荷载的移动,波纹管不同断面同一角度的切向应变值不同但变化规律相似。试验结果可以为今后的钢波纹管涵洞设计和施工提供理论依据。     

高填方路堤荷载作用下涵洞地基承载力及稳定分析

本文以高填方路堤作用下涵洞和路堤作用研究对象,采用数值分析其受力、变形、沉降和稳定,得出涵洞处路基的稳定性高于一般路堤处,涵洞基底承载力是以沉降控制。以往的设计和计算造成涵洞基底计算应力偏大,致使工程造价不必要的浪费。     

土工格栅加筋路堤涵洞垂直土压力特性分析

依托厦门至成都国家高速公路湖南省宁远至道县(湘桂界)公路K292+ 745钢筋混凝土盖板涵工程,进行现场原位观测试验,并结合测试结果,通过数值模拟和理论分析,探讨土工格栅加筋路堤涵洞垂直土压力的分布特征及其随涵洞顶平面处内外土柱间沉降差δ的变化规律并结合现有理论得到较适用加筋路堤涵洞土压力的计算公式.经分析,土工格栅加...     

土工格室处治山区高填方加宽路堤试验研究

结合高速公路拓宽工程,采用弹塑性三维数值方法,借助三维薄膜单元模拟土工格室,分析山区高填方加宽路堤的位移与沉降规律,提出优化的格室处治方案,同时进行了现场试验,分析格室处治后路堤深层侧向位移与沉降规律。结果表明:数值模拟与现场试验结果规律相符,高填方路堤在加宽路基自重荷载作用下竖向位移主要集中在加宽路堤的中上部,侧向位移从路基顶面到底部逐渐减少。受上部路堤土俯冲荷载作用,加宽路堤底部侧向位移相对附近土体较大。格室可有效减少高填方加宽路堤的侧向变形及扩散荷载传递。     

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。     

某高速公路软弱地基高填方路堤滑移失稳机制研究

以西南某山区高速公路上高填方路堤为研究载体,通过路堤下伏约15 m厚可塑-软塑状软弱土层的组成、结构和力学性状等,以及原设计的19 m高填方路堤实施方案,分析路堤实施中仅仅加载至13 m后就发生滑移变形灾害,研究了灾害形成的过程和发生发展机制,并对灾害进行处治后仍两次再度发生滑移失稳的情况和形成机制进行了论述,剖析了各个阶段滑移失稳后处治方案的失误及原因。运用了FLAC3D对路堤滑移失稳机制的数值模拟,模拟结果与现场实际情况基本吻合,证实了灾害机制研究结论的可靠性。正确掌握失稳机制,采取有针对性的治理措施才能根治病害。     

浅谈大孔径钢波纹管涵洞的施工工艺及质量控制要点

钢波纹管涵洞是采用波纹状弧形板通过连接、拼装而成的一种涵洞形式,采用薄壳钢波纹管板结构替代混凝土结构,减少了水泥、砂、石的用量,能够在横向和轴向分散应力,从而更好地适应地基变形,解决了很多因地基沉降导致混凝土结构发生破坏的问题、结构物与路堤交界处的"错台现象",提高了行车的舒适性和安全性。以嵩明(小铺)～昆明高速公路四标K20+962.0(1-?5.5m)涵洞作为施工研究对象,对大孔径钢波纹管涵的施工工艺进行研究,对施工工艺进行总结积累、质量的薄弱点进行控制及总结,以便更好地服务大孔径钢波纹管涵洞的施工。     

波纹钢涵洞在高速公路中的应用

本文介绍了钢波纹管涵洞技术在高速公路的研究应用情况。详细介绍了钢波纹管涵洞的技术优点、施工工艺流程和施工埋设管涵过程中的技术控制要点。     

高填方压实土时效变形特征与长期沉降分析

为更有效地分析和预测高填方路堤的施工与工后沉降,重点考虑了路基压实土的超固结、剪胀等力学特性以及率敏性、蠕变等时间相依变形特征,结合室内土工试验分析了其力学特性的影响因素。以Hashiguchi提出的下负荷屈服面为参考屈服面,按相对过应力理论,建立了能反映超固结土剪胀、应变软化、应力历史以及时间相依变形特征的弹黏塑性本构模型;结合三轴剪切试验的结果确定模型参数,并通过固结蠕变和等应变速率三轴压缩两类典型的率敏性试验对模型进行了验证。将提出的超固结土弹黏塑性本构模型的应力积分算法通过UMAT子程序嵌入ABAQUS软件,使其成功用于某高速公路坝式路堤沉降问题分析。结合高填方路堤现场沉降监测结果研究表明:高填方压实土的超固结应力历史以及时间相依的流变性质对其变形有着显著影响,提出的超固结土弹黏塑性本构模型能模拟压实土的剪胀、应变软化以及时效变形特征,能应用于三维复杂条件下高填方路堤的施工及工后沉降计算,且沉降预测结果与现场观测数据吻合良好,具有较好的理论研究和应用价值。     

山区高填方路堤填筑全过程变形应力特性分析

以资溪花山界至里木高速公路高填方工程为依托,采用有限元方法模拟并结合现场实测数据的分析,研究了高填方路堤在填筑全过程中的变形应力特征及其变化规律。结果表明:高填方路堤在填筑期的变形整体以沉降为主,沉降在前期发展显著,侧向变形在中后期增长明显,变形发展实际表现出滞后性,路堤应力由坡面向内部递增,在填筑阶段逐步增长,坡体内部侧向土压力在填后会产生一定的松弛,路堤填筑过程中变形应力的发展与实际填筑速率密切相关。     

高填方波纹钢涵洞受力特性及地震动力响应研究

为研究高填方波纹钢涵洞在静力条件下的受力性能及其地震动力响应规律，以保泸高速公路芒宽连接线高填方大跨波纹钢涵洞工程为依托，开展了数值模拟计算。研究了不同填方高度下波纹钢涵洞的受力情况及地震作用下波纹钢涵洞不同部位的动力响应。结果表明:①波纹钢涵洞管顶及管底的竖向位移最大，左、右管侧横向位移最大。②波纹钢涵洞最大主应力主要出现在波纹钢波峰位置。最小主应力则主要集中出现在波纹钢波谷位置。③在地震作用下，波纹钢涵波峰断面Mises应力值远大于波谷断面，左右管腰附近破坏风险最大，波谷断面管顶处加速度有明显放大。     

螺旋波纹钢管涵洞现场应变测试有限元分析

对直径为1.5m的小孔径螺旋波纹钢管涵洞进行现场测试,用有限元软件对管周和轴向测试数据进行分析,并将分析结果与现场涵洞的实际变形情况进行对比。结果表明:螺旋波纹管波谷、波峰的切向应变差值与所处位置基本无关;车辆在路面行驶时,螺旋波纹管波峰、波谷出现的都是拉应变。该研究为国内螺旋波纹钢圆管涵洞的使用和分析提供了依据。     

双层钢波纹管涵注浆有限元分析

将管径不同的钢波纹管以轴线重合为基准进行内外套嵌,层间采用高压水泥砂浆填筑,构造一种新型复合结构的钢波纹管涵洞形式,模拟实际工程状况,采用大型通用有限元Ansys软件建立力学分析模型,以反开槽回填法施加模型边界条件,以公路-Ⅰ级车辆荷载施加模型等效载荷,研究单层普通钢波纹管涵与双层注浆钢波纹管涵在不同工况作用下的受力变形规律。