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。     

湿陷性黄土地区公路钢波纹管涵洞的受力特征

为了推广钢波纹管涵洞在湿陷性黄土地区的应用,解决现有涵洞不均匀沉降问题,对钢波纹管涵洞施工过程中管周的受力特征进行研究。结果表明:钢波纹管内波峰、波谷、波侧填土初期应变值存在重新分布的现象;填土高度在管顶1.0~1.5 m时,管涵受力较为复杂,施工时应重点观测;波峰整体下半圆受拉,上半圆受压,而波侧与其相反;管外土压力随着填土高度增加而增加,且填土管顶增加1.5 m以内增长速度较快,后趋于平缓。     

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。     

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。     

湿陷性黄土地区高填方大孔径钢波纹管涵洞受力分析

依托试验工程,对湿陷性黄土地区高填方路基大孔径钢波纹管涵洞施工过程中的受力特征进行测试,得出不同角度管内壁应变及外壁径向土压力的变化规律。通过研究取得以下结论：波峰、波谷和波侧在填土初期出现拉、压应变交替变化,各角度应力重新分布,填土中期快速增长,后期增长缓慢。波峰、波谷和波侧最大应变值均出现在上半圆或下半圆的45°处,且波峰和波谷相同角度的应变值相反,具有互补性。轴向应变变化规律与切向相似,但整体略小,说明钢波纹管涵洞以切向受力为主、轴向受力为辅。管外壁径向土压力随填土高度的增长而增大,且初期快速增大,后期形成土拱效应趋于平缓。     

高填方路基大孔径钢波纹管涵洞有限元分析

通过钢波纹管涵洞管周不同断面的应变值的有限元计算结果与现场实测结果进行对比,采用有限元模型,对不同填土高度在公路-Ⅰ级荷载作用下的钢波纹管涵洞受力变形进行分析。结果表明:管顶0°～管周45°的压应变逐渐增大,而管周150°～180°逐渐减小,管周45°～120°波动变化;波峰和波侧都在管周120°出现最大应变值,而波谷在管周90°出现最大应变值;管周90°、120°应作为重点位置观测。     

考虑容许纵坡差的软土路堤预抛高预测

预抛高在公路工程中的应用已越来越广泛。针对目前规范对预抛高在软土路堤处置设计标准不明确的情况,利用固结理论研究了路基填土过程中的受力和变形特性。依据容许纵坡值定义,针对不同软土厚度、路堤填筑高度和工后沉降稳定时间,通过施工过程加载沉降量推算预抛高值,导出了路堤预抛高计算公式。结合工程实例,将计算后的工后沉降、预抛高量进行了比较分析。该方法可以用于一般路段的预抛高预测。     

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。     

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。     

大直径钢波纹管涵有限元计算分析

通过对3种不同直径及不同壁厚的钢波纹管涵对应不同的填土高度进行有限元计算,得出钢波纹管涵最大等效应力、最大竖向变形随填土高度的变化情况,分析了钢波纹管涵及周边土体的等效应力分布规律。     

钢波纹管涵洞受力与变形性状的特征分析

本文以高速公路中的钢波纹管涵洞工程作为依托工程,工程处于山西晋中榆次龙白至祁县赵城区段的高速公路,综合分析大量的有关于涵洞设计的参考文献资料和国内外比较知名的钢波纹管涵洞的研究成果,通过比较长期的对现场情况的检测和模拟软件的使用,对比分析了现场监测数据和模拟软件模拟结果,对高填方路堤下钢波纹管涵洞的荷载性状特征、自身结构受力特征及变形特征提出了比较有研究价值和分析价值的结论。通过本文的研究结果和结论,在今后类似条件下高填方路堤与涵洞的结合设计和钢波纹管涵洞工程的设计施工提供了参考意义。     

钢波纹板-混凝土组合拱涵影响参数分析

为探究钢波纹板-混凝土组合拱涵的参数影响效应,以某组合拱涵为工程背景,基于控制变量法分别分析填土高度、管径、壁厚与不均匀沉降4个参数对拱涵应力及变形的影响规律。计算结果表明：拱涵变形及应力与填土高度h、管径R呈正相关,h<25 m时,两者随填土高度的增加线性增大,h>25 m时则变为曲线增大;R<4 m时,两者随管径的增加线性增大,R>4 m则变为曲线递增,且变化速率明显加快;壁厚T为2～6 m时两者呈线性增长趋势,T>6 m后,波纹管应力基本不变;水平不均匀沉降对拱涵应力影响明显,而增大管径能有效控制不均匀沉降形成的附加内力。     

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。     

浸水高路堤稳定性试验研究

以丰都县丰中路34 m浸水高路堤为原型,在室内用模型试验研究了浸水高路堤的变形特性及影响浸水高路堤稳定性的因素.研究结果表明:路堤在浸水情况下的变形要比不浸水时显著.浸水路堤的竖向位移值由路堤顶面至下逐渐减小;而侧向位移值随着路堤深度的增加先增加后减小,在填土层高度的1/4～1/3处达到最大值.加筋能有效地减小浸水高填方路堤的侧向位移和竖向位移,是提高浸水路堤整体稳定性的有效措施.     

高速公路高填方路堤差异沉降特性研究

为了研究高填方路堤差异沉降特性,本文以某高速路堤为例,采用ABAQUS有限元软件,就不同填方高度、不同路基土压实度和不同填筑材料对高填方路堤差异沉降特性进行了研究。得到主要结论如下:高填方路堤的最大沉降值出现在路堤中部;随着路堤填筑高度的增加,路基最大沉降值明显增大,且沉降的速率也随填筑高度的增加而增加;提高路基土的压实度,有利于路堤土差异沉降的改善,但改善程度非常有限;改善路堤填土的力学性质是减小路基压缩沉降非常有效的措施之一。     

地形对路堤沉降影响的有限元分析

利用Ansys有限元程序建立路堤及地基模型,在填土高度、地基土质和填土容重等参数相同的前提下,分别计算出路堤处于三种不同地形时的地表沉降值。计算结果及分析表明：对于路堤,尤其是高路堤,地形因素对沉降量的影响不容忽视。     

钢-混组合连续箱梁施工预拱度设置影响因素研究

为确定合理的临时支撑间距与拆除时机、负弯矩区剪力连接件类型及是否设置桥面板预留槽等,以便于钢-混组合连续梁桥设置合理的预拱度,以某(40+75+75+40)m钢-混组合连续梁桥为背景,采用MIDAS Civil软件建立全桥有限元模型,分析相关设计与施工因素对预拱度设置的影响规律。结果表明:钢梁拼装时应采用临时密支撑,并在正弯矩区桥面板混凝土浇筑后再拆除临时支撑;负弯矩区应采用抗拔不抗剪连接件,桥面板正、负弯矩交界区域应设置桥面板预留槽;仅边跨设置向上的混凝土收缩徐变预拱度值,而中跨不需设向下的混凝土收缩徐变预挠度值。该桥边、中跨跨中钢梁制造预拱度分别为17.7mm和161.9mm,施工时考虑了10mm的弹性变形预抬值。成桥时组合梁线形误差在±10mm内,满足设计要求。     

软基上埋式箱涵土压力的离心模型试验研究

为考察软基上埋式箱涵受力特性,通过离心模型试验,研究了其竖向和侧向土压力、土压力系数随填土高度变化的规律及周围填土位移场的变化情况.试验结果表明,使用桩基的箱涵与两侧路堤产生了显著的差异沉降,并在涵洞处形成了驼峰;内外土柱差异沉降在路堤中形成了拱脚位于涵顶两侧的上凸压力拱,并使拱脚处竖向土压力集中,且竖向土压力系数随路堤填筑呈开口向下的抛物线分布,在某一涵顶路堤高度下达最大值;同时,随涵顶路堤填筑,涵洞侧向土压力和侧向土压力系数增加,由于涵侧路堤以沉降为主的位移模式与挡土墙后填土不同,涵洞侧向土压力小于现行规范值.软基上路堤、涵洞和地基的协同作用分析表明,传统的强涵基、弱地基的设计理念将使涵顶竖向土压力集中,并导致结构失效.为降低涵洞结构破坏风险,建议采用轻质填料填筑涵顶、涵洞反开挖施工和结构设计考虑涵顶竖向土压力集中等措施.     

考虑侧向变形的高路堤沉降计算探讨

针对高填方土体由于侧向无约束,在自身较大自重应力作用下,引起边坡产生较大侧向变形,从而导致路堤自身沉降增大等工程问题,首先基于一维分层总和法中引入压缩模量随填土应力变化的修正,使路堤沉降计算时能够考虑到不同土层压缩模量因填土荷载增加而变化的情况;其次针对高路堤填土变形的特性,提出了侧向变形影响的修正系数K表达式,使得高路堤沉降与路堤高度、边坡形式及填土特性建立了联系,建立了同时考虑路堤侧向变形及路堤模量随填土高度变化影响的高路堤自身最终沉降量简化计算模型,并将模型计算结果与现场实测、模型试验及有限元计算结果进行了对比,验证了计算方法的可靠性。     

低路堤大跨径钢波纹板拱桥受力特征分析

通过对低路堤大跨径钢波纹板拱桥施工过程中拱内壁应变和外壁径向土压力测试,得出不同施工情况下钢波纹板拱桥的受力特征,研究结果表明:(1)拱周填土至拱桥高度一半时,波峰和波谷不同位置受力均发生较大变化,施工时应进行重点观测;拱顶填土过程中,波峰和波谷变化规律呈现出相似周期性和交替性的变化,且同一位置拉、压应变正好相反;(2)施工过程中,拱桥1/8拱、2/8拱、跨中、6/8拱和7/8拱处均出现应力集中,施工时应进行观测;(3)拱外径向土压力随着填土高度的增加而逐渐增大,填土初期增长幅度较小,后期快速增大,且设置加劲肋位置的径向土压力值整体较未设置的增幅大;(4)钢波纹板拱桥采用加劲肋技术可增加波纹板的强度和刚度,有利于结构安全稳定。