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。     

钢波纹管通道受力及变形现场试验研究

为了研究大直径钢波纹管通道的受力与变形特性,以广东省某工程为依托,通过对该工程现场钢波纹管通道力学性能和受力变形的现场监测试验和后期数值计算,试验结果表明:钢波纹管通道具有很好的柔性变形能力,横向补偿能力强,波谷与波峰的切向应力变化基本呈现相反的趋势,但当填土高度超过管顶后,钢波纹管通道逐渐趋于均匀的环向受压状态,波峰与波谷两者的切向应力变化差距逐渐减小。测点径向土压力最大值出现在管斜下方两个点,所以钢波纹管通道斜下方两个位置是防止破坏的重点位置。试验和数值计算的结果存在一定的差距,但二者的变化规律整体相似,可以为今后钢波纹管通道设计施工提供一定参考。     

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。     

钢波纹管在涵洞工程中的应用分析

结合钢波纹管在涵洞施工中的应用实例,阐述了钢波纹管的详细施工技术流程,并检测其施工后的变形情况。工程应用情况表明,钢波纹管在多种特殊土质中具有较好的应用优势,值得同类工程推广应用。     

钢波纹管在涵洞口应用中的改进技术探讨

工程应用情况表明,金属钢波纹管在涵洞口中的应用,具有施工方便、结实耐用、不易损坏等优点,这是一般钢筋混凝土结构无法比拟的,但是随着钢波纹管涵洞结构的大面积普及,其应用中的一些问题也逐步显露出来。本文通过首先对比分析金属钢波纹管相对传统方法的优势出发,同时针对其应用中存在的问题,提出其改进技术。     

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。     

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。     

钢波纹管结构在河北省公路桥涵中的应用

介绍了钢波纹管结构在河北省公路小跨径桥梁与涵洞建设中的应用情况,并探讨了其适用范围和选用原则及后续研究推广的技术工作。     

美国钢波纹管涵洞耐久性设计及讨论

钢波纹管作为涵洞的主体结构,在美国公路大规模应用已经有60余年.美国在钢波纹管涵洞耐久性方面,取得了很多研究成果,并形成了行业规范.我国公路已经建成了数量众多的此类涵洞,但是国内相关研究成果不多,公开发表的文章鲜有介绍钢波纹管涵洞耐久性设计的内容.现尝试将美国钢波纹管涵洞的耐久性成果、设计方法向国内同行进行简要介绍,以...     

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。     

波纹钢板管涵在A30公路中的应用

场拼装式波纹钢板管涵结构属新型技术,通过对该管涵结构在A30公路北段工程中的应用效果的调查,表明波纹钢板管涵能适应软土地基路堤的沉降变形、有利于改善软土地基结构物与路堤交界处的“错台现象”,提高行车的舒适度与安全性。     

高填方段大孔径波纹管涵结构受力性能试验研究

基于原位观测试验,通过对不同填土高度的管涵荷载及变形、管涵及涵周土体应力分布的全程量测,对不同填土高度下大孔径波纹管涵的力学性能进行了深入分析。结果表明,管顶始终处于压应力状态,从管顶向下至90度范围截面承载逐渐转为拉应力,而从90度截面至管底,波谷截面主要承受拉力,并至管底达到最大值,而波峰截面则由拉应力向压应力转变,至管底为压应力状态。波纹管涵应力及变形均随着填土高度逐渐增长,但其增速逐渐变缓,并最终趋于稳定,其大小均满足波纹管涵的使用要求。而涵顶与涵底土压力测试数据表明,波纹管涵土压力值与规范方法计算值存在较大差异,且差异随填土高度的增加进一步加大,表明高填方段的管涵土压力计算应进行适当折减。     

大直径波纹钢管涵与普通钢管涵力学性能对比研究

为揭示大直径金属波纹管涵与普通钢管涵受力性能的差异性,定量分析其力学性能,采用FLAC3D软件对跨径10.0 m的两种管涵进行数值模拟,分别计算其在不同的填土高度下的力学参数并绘制关系曲线。研究发现:(1)对比"土柱法"和"加拿大CHBDC"中土压力计算方法可知,填土较低时(≤1.5 m)土柱法较为适用,随着填土高度增加(>1.5 m)涵洞通过形变获得被动土压力,从而将荷载转换为环向应力,则CHBDC法更适合涵洞的计算;(2)波纹钢管涵的最大沉降、最大横向位移、最大横向应力、最大竖向应力分别为普通钢管涵的79.37%、58.82%、73.52%、108.70%,除最大竖向应力相近外其余3项指标均明显偏小;(3)计算所得涵洞最大应力均远低于钢材屈服极限,因此在设计时应将沉降和横向位移作为主要控制因素。研究成果对高寒地区波纹钢管涵的应用具有一定的指导意义。     

采用正交试验法进行波纹钢箱涵应力和变形对加劲肋参数的敏感性分析

当覆土波纹钢箱涵承载能力不能满足要求时,需要采取加强措施,最常用的加强措施为倒扣加劲肋,但对于加劲肋布置参数对波纹钢箱涵加强效果影响的研究不够深入.参考跨径为14 m的箱涵结构参数建立有限元模型,引入正交试验法,以波纹钢箱涵的应力和变形作为试验指标,进行试验指标对加劲肋位置、加劲肋波纹数、加劲肋波纹间距和加劲肋内部混凝...     

全比例波形钢腹板PC箱梁力学特性试验研究

根据国内第一座波形钢腹板PC组合箱梁公路桥-泼河大桥的箱梁构造尺寸,设计了30 m足尺试验梁,对其力学性能进行了试验研究和有限元分析。测试了箱梁挠度,波形钢腹板、混凝土顶板及底板的应变。研究结果表明,波形钢腹板PC组合箱梁的混凝土顶板和底板主要承担弯矩,波形钢腹板则主要承担剪力。试验结果为实桥的设计和建造提供了重要的资料。     

波纹钢腹板剪切屈曲影响因素分析

采用考虑剪切变形的8节点曲壳单元离散波纹钢腹板,并用有限元方法进行非线性剪切屈曲分析。分析中采用一致缺陷模态法和引入钢板厚度缺陷分布函数的方法进行波形尺寸缺陷和钢板厚度缺陷的模拟。在此基础上研究了波纹形状、腹板整体外形尺寸和钢腹板厚度等因素对波纹钢腹板剪切屈曲极限荷载和屈曲模态的影响。     

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。