钢波纹管涵通车过程中的变形分析及施工工艺优化

为了使钢波纹管涵更好地发挥钢结构的优势,减少公路运营过程中的沉降、变形,以武安市莹玉公路为实例,通过创建波纹管模型,对运营车辆及填土对钢波纹管涵的受力影响进行分析,得出管周60°～120°应变值最大;同时对波纹管不同部位采取不同的回填方法,使填料与管涵的整体协调性良好,该方法为波纹管涵施工提供了理论指导。     

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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

薄覆土波纹管拱型涵洞长期受力性能研究

以某连续多跨薄覆土波纹管拱型涵洞为依托,对波纹管涵洞在运营期间的土压力和应力进行了长期监测和分析,发现环境温度变化对波纹管涵洞的长期受力性能影响显著,尤其对波纹管涵洞应力的影响较大。因此,利用Ansys有限元软件建立二维模型分析了温度对薄覆土波纹管拱型涵洞应力的影响;剔除温度的影响后,研究了薄覆土波纹管拱型涵洞在运营期间应力和土压力的长期演变规律。研究结果表明:温度周期性变化使得薄覆土波纹管拱型涵洞所受应力也呈周期性变化趋势,且相比于管顶,管中的应力变化受温度影响更为敏感;但是土压力受温度影响不明显,因此应去除温度影响后研究涵洞长期受力性能。在研究温度对波纹管拱型涵洞长期受力性能的影响时,可将温度作为温度荷载施加在有限元模型中。不考虑温度影响,对该结构在运营期间的长期受力性能监测发现,随着时间增长各测点应力有缓慢的增大趋势,且管周土体沉实后充分发挥土-结相互作用,使得薄覆土波纹管拱型涵洞应力呈减小的趋势,从而使薄覆土波纹管拱型涵洞长期受力性能逐渐向有利的方向发展。     

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。     

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。     

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。     

钢波纹管涵洞力学性能现场试验研究

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、施工简单且施工工期短、造价低、对地基扰动小、对基础要求较低等优点,还具较强的抗拉、抗剪和抗疲劳能力,故其具有较为广泛的应用前景。文章通过对钢波纹管涵洞进行野外现场测试,从不同的角度研究了其力学特征,结果表明:钢波纹管涵洞的管顶、管侧沿着波形(断面)方向呈现出不同的应力应变变化趋势,波峰和波谷处以及内侧和外侧、切向和轴向的应力应变呈现出管顶与管侧相反的拉压变化规律。     

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。     

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。     

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。     

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,以期有所借鉴,共同做好国内公路涵洞的设计。     

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。     

中小跨径波纹钢板桥梁薄板加强技术研究

为了促进波纹钢板桥梁在公路工程中的应用,解决解决现有生产工艺的缺陷即钢波纹管厚度薄引起的结构不稳定问题,采用有限元数值模拟分析,得出单层板、双层板、隔一个波长加强、隔两个波长加强和隔三个波长加强技术在有无荷载作用下波纹钢板波峰、波谷的挠度和应力变化规律。通过研究取得以下结论:两种工况下(有、无车辆荷载),波峰(或波谷)的最大挠度均出现在45°和135°位置处,而最大等效应力均出现在15°和165°位置处,在不同加强技术下施工时应重点对该位置进行观测;通过对比分析,隔两个波长和隔三个波长加强方案的波纹钢板受力均小于其它方案,从材料的特性、结构的安全性及经济性考虑,采用隔三个波长加强技术为最优方案。