上埋式拱涵应变分布特性及有限元分析

为研究高填路堤下涵洞的病害机理,对上埋式拱涵的应变分布特性进行了研究。通过对现场某实际拱涵应变的观测和有限元分析,在计算结果与工程实测吻合较好的条件下,得到了拱涵的应变分布特性。结果表明,在拱涵涵顶下部的拉应变最大,侧墙上部的应变较大,上拱45°位置的应变较小;填土荷载产生的混凝土裂缝最易在涵洞顶端下部出现,需补强。埋入EPS不仅能减小涵顶的最大竖向土压力,而且能全面改善涵拱结构的应变分布状况,从而改善涵洞断面混凝土的受力,能大幅降低涵洞混凝土的应变状态。     

混凝土拱涵的优化设计

针对常规混凝土拱涵材料用量大的问题,介绍了新颖的拱涵结构形式,应用遗传算法对拱涵的轴线进行了优化设计,得到受力合理的拱轴线坐标,拱圈各截面弯矩均比较小,使涵洞结构简单,施工方便,达到节省材料、加快施工速度、降低工程造价的目的.     

用河卵石干砌拱涵

福建长汀县在厦隘线365K 730改线处试建一座河卵石砌拱涵,经过四个月的行车,认为工程质量尚好。拱涵净跨为1.5公尺,矢度为二分之一的半圓拱,全长23.5公尺,涵顶填土高度5公尺。由于未经验算,拱圈厚采用25～30公分。这种拱涵由于全系就地取材,利用天然材料,又不需要细致加工,因此大大降低了成本,全涵总计砌石157立方(涵洞本     

无压自由出流缓坡涵洞过流能力的确定

在公路工程中,涵洞所占比例往往很大。涵洞过流能力是涵洞孔径设计的依据。《公路桥涵标准图拱涵(JT/GQB021-73)》指出,当涵洞底坡小于该标准图所列临界坡度时,其过流能力应按下列公式折减。 Q=(i/i_k(1/2))Q_k (1)式中:Q_K——标准图中计算涵洞过流能力; i——所设涵洞底坡; i_K——涵洞临界坡度; Q——折减后的涵洞过流能力。     

减荷拱涵周围土体位移变化的离心模型试验

通过土工离心模型试验,利用拱涵模型模拟了实际路堤的回填材料、沟坡地形、减荷材料、地基形式及施工工艺,并使用图片测量软件分析了拱涵周围土体在未减荷与EPS板减荷工况下的变形运动性状和全局位移场的差异。根据试验结果再现了两种试验工况下,拱涵周围土体随填土高度增加的运动变化过程;模拟了EPS板变形作用下涵顶土拱的形成和基本形态;分析了拱效应影响下的拱涵基底土体的运动情况,发现通过卸荷拱转嫁到拱涵两侧土体的荷载促使基底两侧土体向基底中心运动,从而对基底产生了向上的反力,减小或阻止了拱涵自身的沉降。结果表明:合理模量和厚度的EPS板既可以减荷,也可以起到稳定结构纵向不均匀沉降的作用。     

涵顶形状对土压力的影响

采用有限元方法及模型试验对刚性地基上的上埋式涵洞进行施工模拟,分析方形涵洞和半圆形拱涵施工过程中填土沉降、等沉面及涵顶土压力的变化规律.结果表明:等沉面高度随填土高度的增大而减小,而且涵顶形状影响等沉面高度;涵顶形状不同,涵顶土压力分布和土压力系数变化很大.涵顶填土高度大于10倍涵洞高度时,方涵和半圆拱涵的等沉面高度分别趋近于3.1倍、2.7倍涵洞高度,涵顶土压力系数则分别为1.56、1.26.     

高填方拱涵结构力学影响因素及减载措施数值分析

既有燃气管道斜交并下穿拟建高速公路高填方路基,为防止燃气管道受高填方重载破坏,对燃气管道增设拱涵保护结构,通过在箱涵底部及拱圈内部埋设监测设备进行受力监测及有限元软件计算仿真,分析影响拱涵结构的力学因素,探讨减载措施。结果表明,拱涵结构起到了良好的保护效果;增加拱的厚度和基坑开挖深度、减小拱的跨度及净高,可提高其工程保护效果;采用柔性填料减载方法,箱涵跨中底部土层竖向应力减小约10kPa。     

高填方涵洞分层回填的数值模拟和土压力分析

应用大型通用有限元分析软件ANSYS的生死单元功能对涵洞土体的分层回填施工过程进行数值模拟,分析了卵形拱涵和箱形涵的垂直土压力分布规律,比较了分层回填数值模拟和整体计算2种方法得到的垂直土压力集中系数的差别.实测卵形拱涵的应力结果表明分层回填数值模拟的计算结果更符合工程实际.     

防碱防冻试验砖涵的修建

河北省天津专区是一个大平原,不产石料和木料,公路沿线的土质,大部为粘土性土壤。由于全区碱洼地过多,一般砖涵,经过两、三年后,砖砌表面发生风化,侵蚀深度浅约达1～2公分,深的达10公分多。为了防止冰冻和盐碱对桥涵材料的侵蚀和分解,不得不在某些干线上用木料及钢筋混凝土等材料来修建小桥涵。钢筋混凝土涵洞造价高昂,而木料修建的小桥涵虽较钢筋混凝土涵洞造价低,但比起廉价的砖料来,还是价格较高的,而且养护也比较麻烦。如能就地采用砖来修建     

高速黄土路基涵洞土压力分布特征研究

为探究高速黄土路基涵洞土压力分布特征,改进高填方涵洞结构设计,以山西省某拱涵为例,采用CANDE-2007有限元软件建立高填方涵洞数值分析模型,以涵洞设涵方式和填土高度为主要影响因素,揭示涵洞垂直土压力及沉降分布特征,分析不同填土高度下涵顶土压力系数变化,比较上埋式和沟埋式两种设涵方式涵洞涵顶土压力随填土高度变化特征,讨论设涵方式及土拱效应对涵洞应力的影响。在拱涵结构上部土体中布置土压力计,记录土体的实测土压力数据,并将数值模拟结果与实测数据结果相互验证。结果表明:涵洞中心与两侧土体的沉降明显不同,导致土拱效应的产生,是影响涵洞顶部垂直土应力变化的重要因素; 2种设涵方式涵洞涵顶土压力随填土高度变化均呈线性增长趋势;填土高度大于5 m后,随填土高度增加,上埋式涵洞土压力系数呈现先急剧增加再缓慢降低的变化趋势,涵顶伴随应力集中;而沟埋式涵洞土压力系数随高度增加逐渐降低后趋于稳定,其涵顶所受垂直土压力减小;沟埋式涵洞中心沉降值总是大于同等高度下上埋式涵洞的中心沉降;现场监测与数值模拟对比,实测土压力大于数值模拟结果,工程中涵顶应力集中现象更明显。     

采用砖木拱架砌拱

1957年在修建山西省晋城县南关5.0~m 8.0~m 5.0~m 三跨的石拱桥时,由于和工人同志共同商讨,采用了砖木拱架,因而大大地降低了工程造价。砌筑方法砖木拱架是用砖砌墙,用短木料作架而合成的。因该桥设计为砖栏墙,即利用所备砖料作拱架的支墙,木料则和用房架木料及其他木料。拱架的结构如下图(1)。     

高填方路基下穿燃气管道的拱涵结构及减载措施研究

广州增城沙庄~花都北兴公路二期工程,既有燃气管道斜交并下穿待建高速公路高填方路基,拟采用拱涵保护结构。文中利用有限元软件ABAQUS数值模拟,基于摩尔库伦本构模型,以管道底部土层应力状态和拱体内力作为控制指标,研究了高填方路基下穿管道的拱涵结构工程的影响因素。结果表明,增加拱的厚度、增大基坑开挖深度,减小拱的跨度及净高,可以有效提高工程保护效果。提出了拱的厚度0.5m、跨度3.5m、净高1.0m,基坑开挖深度5.0m的方案,结合柔性填料的减载方法,有效地保护了管道及原箱涵的安全。     

采用土牛拱胎的体会

福建省07线公路修建中,在桩号2258+80处1孔2公尺的半圆形石拱涵,由于老沟与路线斜交,经将涵位移靠岸边,提高涵底标高,水流由涵侧老沟排泄,变成旱地施工,为采用土牛拱胎创造了有利条件。施工经过1.土牛拱胎填筑在拱涵涵台砌石完工后,经过大约7～10天,开始填筑土牛拱胎,填土分层夯实,每层以20公分厚为宜,夯突度达到95%。尤其是拱圈部份,更要特别注意夯实。拱涵上、下游,都要填宽1公尺,边     

湖南新溆高速公路K77+940处拱涵加固处理方案研究

以新溆高速公路K77+940处拱涵加固工程为例,简要介绍了锚管钉灌浆桩式托换加固原理。实践证明该方法针对高填土涵洞因不均匀沉降而产生的错台等病害能起到修正加固作用。     

圬工拱涵开裂的病害分析及维修加固

近年来高速公路上部分圬工拱涵出现不同程度的裂缝。对于在现场踏勘中结构毫米级的位移无原始参照无法检测的情况下,引入虚拟位移法,对结构拱脚产生微小变位所引起的主拱圈受力变化进行了详细的分析。同时介绍了加固处置方案中关键的处置措施。最后采用有限元分析软件,考虑结构的二次受力,对加固后的拱涵进行了受力状态的分析。加固运营两年多后,进行了回访,拱涵结构运营技术状况良好,达到预期加固效果。     

用大河卵石干砌拱涵的经验

贵州黄平县利用河卵石干砌石拱涵,工程质量甚好。兹介绍如下:黄平县重安江镇通往某煤矿的一条公路长十公里,沿线须建涵洞十余座,最先准备做木桥,以后核算木桥很贵,而且木料难买但沿线多河卵石,附近有些水磨房,是做在河卵石干砌的拱洞上,下面安装水车轮,当地工人有修建这种拱洞的经验,经与工人研究后,用土办法利用河卵石,全部修建成拱涵,创造了     

从高路堤拱涵病害整治对设计与施工的思考

以某高速公路两座高填方拱涵涵台产生变形破损病害为例,介绍了病害产生的原因 及病害的整治施工,并分析了设计与施工中的不足,对今后高填方拱涵设计与施工提供了依据。     

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.     

钢筋混凝土拱涵的极限承载力分析

以某特高填方区的拱涵为对象,取拱涵和周围土体为研究对象,采用ANSYS的SOLID 65单元来模拟钢筋混凝土拱圈,建立三维有限元模型,对特高填方区的拱涵进行非线性分析,考察在填土荷载下拱涵的受力全过程,特别关注混凝土开裂后钢筋的应力和屈服状况,在此基础上确定拱涵的极限承载力。     

钢筋混凝土拱涵的极限承载力分析

以某特高填方区的拱涵为对象,取拱涵和周围土体为研究对象,采用ANSYS的SOLID 65单元来模拟钢筋混凝土拱圈,建立三维有限元模型,对特高填方区的拱涵进行非线性分析,考察在填土荷载下拱涵的受力全过程,特别关注混凝土开裂后钢筋的应力和屈服状况,在此基础上确定拱涵的极限承载力.