高填方大直径钢波纹管涵变形机制与控制技术研究

目的 研究高填方大直径钢波纹管涵变形机制与控制技术,解决其结构变形过大的问题。方法 基于管道压缩变形公式,提出在管涵两侧一定范围内填筑水泥土材料的新技术;通过室内试验确定水泥土材料中最优水泥质量分数,再基于数值模拟和现场试验分析采用新技术施工的管涵结构的受力及变形特征及其上部竖向土压力分布规律,确定最优管侧填筑范围。结果 新填筑技术能充分利用水泥土的刚度限制管涵的变形,当管涵两侧2/3管径范围内采用水泥质量分数为8%水泥土回填时,管涵的最大竖向及水平变形分别减少了35.1%和55.0%,结构最大应力也由管顶处转移至管涵上部45°附近,受力更为合理。结论 新填筑技术使管涵更好地与周围土体逐步变形协调,产生荷载重分布形成土拱效应,将管顶土压力由管中心向管边缘处转移,有效减小了钢波纹管涵结构变形和应力集中。

带加强圈的多跨钢波纹板拱涵施工力学行为试验研究

以4孔跨度9m钢波纹板拱涵为背景开展现场试验研究,针对拱背浇筑泡沫混凝土和拱顶回填土体施工过程,分析不同拱跨、有无加强圈断面关键位置的受力和变形特征。主要结论为:不同拱跨与有无加强圈对拱涵位移影响较小,且拱涵变形总体较小,最大约为4mm,应力满足设计标准,但拱脚截面应进行重点监控;不对称回填和不同回填材料造成边中跨、边跨两侧应力存在差异,在拱顶回填中,边跨钢波纹板、钢筋和加强圈内混凝土的应力均比中跨对应位置要大,最大差值分别为31.06,27.29,1.93MPa;加强圈仅在拱顶回填时充分参与受力,能显著减小拱脚波峰位置钢波纹板应力,减小量约为其设计强度的10%。

高填方大跨径钢波纹管涵力学性能有限元分析

为了研究大跨径钢波纹管在高填土作用下的应力、应变响应,文章通过ABAQUS有限元建模方法,对钢波纹管涵施工过程中及汽车荷载作用下的应力和位移进行了分析。结果表明,钢波纹管涵变形和应力均满足规范要求。由此可见高填方下的大跨径钢波纹管涵在工程应用上具有可行性,文章研究内容可为高填方大跨径钢波纹管涵的设计与施工提供参考和借鉴。

循环交通荷载作用下低填方刚性涵洞的动力响应研究

通过建立交通荷载作用下涵-土之间的耦合分析模型来研究涵洞在循环交通荷载作用下的动应力和动位移变化规律,分析不同参数对涵洞动态响应的影响。结果表明:(1)涵顶最大竖向位移和永久竖向位移随循环加载次数的增加而增大,并在加载到一定次数时趋于稳定;(2)轴载越大,涵顶竖向位移和变形越大,竖向位移达到稳定所需要的时间也越长;(3)车速(加载时间)对涵洞位移和变形影响最大情况并不是车速最大或加载时间最长;(4)涵顶附加最大竖向位移和涵洞截面附加最大竖向变形随埋深增加而减小;(5)路基土模量越小,涵洞整体竖向位移越大,但对涵洞截面变形影响越小。

汲东干渠李大冲渠下涵拆除重建工程设计分析

渠下涵是渠道通过河渠敷设于渠堤及渠道下方的涵洞,是水利工程中常见的建筑物。文章以李大冲渠下涵设计为例,根据实际工程概况,对渠下涵重建进行设计,为相似工程设计提供参考。

不同截面选型对波纹钢箱涵受力性能影响分析

波纹钢箱形结构相较于圆形、拱形和管拱形波纹钢结构截面利用率更高,更适用于路基高度受限的情况。目前对波纹钢箱涵加强措施的研究较多,但缺乏对波纹钢截面形式选择的研究。该文使用有限元分析软件Abaqus对波纹钢箱涵侧墙倾斜角度分别为0°、5°、10°、15°和20°共5种工况建立有限元模型,对结构应力和变形结果进行分析。结果表明:增大波纹钢箱涵侧墙的倾斜角度可以有效减小结构的竖向变形和结构的最大应力;但为充分发挥波纹钢箱涵截面利用率高的优势,推荐选用倾斜角度5°~10°的波纹钢箱涵形式。

浅议装配式预制箱涵在水利工程中的应用

箱涵是水利工程中最常见的穿堤水工建筑物之一,常规做法是现浇法。箱涵现浇混凝土遇到汛期多雨等不利天气时,会对工程质量和工期带来较大不利影响。安徽省怀洪新河水系洼地治理工程固镇境内大刘涵首次使用了装配式预制箱涵安装施工,较好解决了水利建设项目遇汛期、工期紧张等问题,达到了预期效果,具有一定的推广应用价值。

低填方路基施工过程中钢波纹管涵洞受力变形分析

研究低填方路基在动态施工过程中钢波纹管涵洞的受力特点与变形特征对于涵洞设计与现场施工方案的编制具有重要意义。本文以新晋高速公路为例,针对低填方段动态施工过程中的钢波纹管涵洞的内外壁轴向和切向受力特征及变形特性,并结合管顶处土压力随填土高度的分布规律进行研究分析,研究发现:管涵顶部的土压力系数变化反应为土拱生成、破坏、新土拱生成的受力传递效应;侧面填土的拖拽作用而产生附加应力是造成管涵顶部土压力远大于侧面土压力的主要原因;在低填方段中管涵顶部应变最大,而变形主要体现在水平向的压缩和竖直向的拉伸,最终使管涵截面呈现椭圆状变形,因此在实际施工过程中应加大顶部的防护。

顶管施工对南水北调输水箱涵沉降的影响

为预测某管道顶进工程对南水北调东线输水箱涵的影响,文章通过MIDAS-GTS软件对顶进过程进行三维数值模拟分析,并结合相关文献和工程经验确定沉降控制指标。模拟结果表明:工程施工引起的沉降量和沉降差均在允许范围内,不会影响输水箱涵正常运行。研究结果可为类似工程提供参考。

农村公路涵洞设计中波纹钢结构涵的设计研究

为解决农村公路涵洞设计中波纹钢结构涵的问题,提高波纹钢结构涵的承载能力和抗震性能,对其进行深入研究。首先,分析不同类型波纹钢结构涵的优缺点;其次,研究波纹钢结构涵的材料与选择;最后,从具体步骤、质量控制与监测、安全管理3个方面论述波纹钢结构涵的制造与装配过程,为农村公路涵洞设计提供参考。

YTHG钢波纹管涵在黄土地区施工技术及质量控制研究

钢波纹管涵作为一种新型高强排水设施,以其优良的受力特性,有效解决了因地基基础不均匀沉降导致的涵洞破坏等问题,提高了行车舒适性,以其独特的施工工艺,有效缩短工期,降低建设成本。结合子姚高速公路YTHG钢波纹管涵设计施工实例,从施工方案设计、施工工艺研究、施工质量控制等方面研究分析YTHG钢波纹管涵在黄土地区施工技术及质量控制,施工效益良好,易有效控制施工质量,为类似施工提供参考。

有限元-m法与弹性中心法计算石拱涵拱圈承载力差异性分析

在评定高速公路改扩建工程中旧石拱涵能否满足新的通行要求时,需要结合现行规范规定修订变化和准确的计算方法。考虑到常规计算方法“弹性中心法”的缺陷,文章提出“有限元-m法”,将拱圈、涵台、基础和涵底视为整体结构并考虑土对涵身约束作用。以—座在役改扩建高速公路拱涵为例进行对比计算,分析两种方法计算结果的差异性,结果表明:两种计算方法拱圈都处于小偏心受压状态,轴向压力效应和抗压安全系数规律趋势相同,“有限元-m法”能够较准确计算石拱涵拱圈抗压承载力,其计算结果是可信的;相比于前者,“有限元-m法”计算拱圈受压状态处于较有利的情况下,其抗压承载力安全系数反而有所偏低,计算结果较为合理。

大角度斜交箱涵下穿高铁施工受力性能实测研究

为掌握大角度斜交箱涵在下穿铁路线施工过程中的形态变化和受力性能,以合肥市涡阳路路下穿淮南、合武绕行线工程为研究对象,针对2#、3#两座大角度斜交箱涵顶进施工进行了全过程监测,重点对箱涵变位过程、受力性能及侧壁土压力变化进行了分析。结果表明:顶进过程中,两箱涵均出现了轻微“扎头”,结构坡度增大明显,但及时得到了抑制;轴向累计偏差随着顶程增加而增大,但最终逐渐趋于稳定,且轴线偏移情况均在正常范围内;从受力性能来看,两箱涵各测点大部分受压,且压应变值较为稳定,3#箱涵右侧部分受拉,但拉应力远小于钢筋抗拉强度;由于斜交顶进箱涵受力不对称,侧壁土压力使得箱涵受弯,但通过顶力的调整保证箱涵应力分布满足规范要求。

波纹钢管涵的土压力分析及其工程应用建议

文章以波纹钢管涵横断面为研究对象,首先分析出波纹钢管涵的最合理受力状态,即在设计荷载作用下其横断面弯矩为零的状态。对波纹钢管涵的受力进行假设分析,得出波纹钢管涵横截面受土压力的模型及土压力计算公式。结合波纹钢管涵的实际受力状态,提出了3点工程应用建议。该成果可为波纹钢管涵的设计及施工提供一定参考价值。

整体滑移式支模架在拱涵施工中的运用

目前,拱涵拱圈支模架方法普遍采用满堂钢管架+竹胶板搭设,混凝土浇筑后再拆除支模架周转到下一模重新搭设,以此反复。但该方法工期长,同时反复拆除铺设竹胶板,导致其损耗大。基于此该文结合渝黔复线高速公路连接道工程中拱涵施工实例,介绍了一种能够显著提高施工速度、减少模板损耗的适用于拱涵整体滑移式的支模架。分析其可行性及施工工艺并与传统支模架方法进行对比,总结其优点及经济效益,可为类似涵洞工程提供一定参考。

沟谷地形对高填方拱涵涵周土压力影响研究

沟谷地形下高填方涵洞土压力分布规律较为复杂,不同沟谷地形下涵周土压力分布规律与上埋式涵洞差异显著。为探明沟谷地形对高填方拱涵涵周土压力的影响,采用离心模型试验与数值模拟方法,建立了地形-涵洞-填土的相互作用模型,分析了不同沟谷宽度B、沟谷坡度α下的拱涵涵周土压力及涵顶土压集中系数K_(s)的分布规律,并与最新涵洞设计规范进行了对比,阐述了沟谷地形下高填方拱涵土压力形成机制。研究表明:(1)沟谷宽度B对涵顶土压力集中系数K_(s)影响显著,沟谷宽度B为4D~6D,D为拱涵的净跨径,涵顶土压力集中系数K_(s)增幅较大;(2)沟谷宽度B小于4D时,可发挥沟谷地形对涵洞的减载作用;(3)沟谷坡度α在45°~60°时,涵顶土压力及其K_(s)变化最显著;(4)填土高度为20m,α>70°时,K_(s)≤1。填土高度为40m,α>50°时,K_(s)≤1;(5)我国最新涵洞设计规范推荐的K_(s)与离心模型试验、数值模拟规律存在一定差异,当α=45°时,沟谷宽度B较小时,规范的涵顶土压力集中系数K_(s)较为保守;(6)沟谷地形下高填方拱涵K_(s)与拱顶压密区、等压面的形成有关。拱顶压密区可引起拱涵涵顶土压力集中,并引起压密区周边土体的竖向土压力呈拱形分布。在接近地表一定深度处,拱形分布逐渐向水平分布过渡,从而形成等压面。等压面上部荷载将分散于沟谷坡体,故可发挥沟谷地形的卸荷效应。

黄土地区既有多股道运营铁路架空体系动力特性研究

新建线路下穿既有运营铁路的架空体系受运营列车动荷载的影响明显。为评价列车动荷载作用下既有运营铁路架空体系的安全性,依托经九路下穿陇海铁路立交工程,采用数值模拟和现场监测方法对既有运营铁路架空结构体系的动力响应进行研究。分别考虑了不同行车速度和不同轴重列车荷载的影响,从振动加速度、竖向位移和动应力3个方面分析了轨枕、横抬梁和架空桩的动力特性,并结合数值模拟和现场监测结果对既有线架空体系的稳定性进行了评价。结果表明:既有线架空体系对列车车速和列车轴重均有明显响应,架空体系对于列车速度变化的敏感性要比对列车荷载敏感性强;架空体系中的架空桩对列车速度和列车荷载变化的敏感性要比钢枕强;数值结果和监测数据均表明,架空体系的动力响应值均在允许范围之内。

重载交通下钢波纹管涵对沥青路面的变形影响

目的 探究重载交通条件下钢波纹管涵对沥青路面的变形影响,提高埋设钢波纹管涵沥青路面的寿命。方法 以计算机科学、道路工程等理论为基础,借助Midas GTS NX软件建立三维地层结构模型,对不同荷载下埋设钢波纹管涵的前、后多种工况进行模拟分析,探究荷载与钢波纹管、沥青路面不同方向变形之间的关系。结果 钢波纹管的埋设可以有效扩散土体中的应力,减少车辆荷载带给路面各结构层的沉降变形;双钢波纹管在荷载作用点处的变形较大,相邻管涵的变形较小,上半管对应力的承受程度要远大于下半管;得到了钢波纹管变形“飞鸽”模型。结论 不同荷载作用下,轴载的增大会减弱钢波纹管的应力扩散效果;笔者构建了不同荷载与路面结构层变形的关系模型,可为铺设钢波纹管涵沥青路面的病害防治提供数据支持。

铁路重载运输条件下钢筋混凝土涵洞受力特征试验研究

为掌握铁路既有线钢筋混凝土涵洞实际的受力特征,评估其对重载运输的适应性,理论分析涵洞活载储备量以及货车参数、冲击作用、疲劳荷载对涵洞受力的影响;通过某重载线路的大轴重列车试验,测试大轴重试验列车和运营列车通过时钢筋混凝土涵洞的静、动力响应。结果表明:30t轴重货车对涵洞的作用效应超过运营列车;大轴重列车通过时,理论上小跨度涵洞的活载储备量明显不足,但实测状态良好涵洞的受力水平较低,仍具备一定的承载潜力;涵洞跨中挠度、钢筋应变与大轴重货车的轴重、邻轴距直接相关,而与列车运行速度、货车长度关系较小;实测涵顶填土厚度大于1.0m的涵洞仍受到活载的竖向冲击作用,但动力系数并未随着货车轴重的增加而明显增加,且实测列车活载在涵顶填土中的扩散范围大于按现行铁路规范计算的结果。需要对铁路涵洞动力系数、荷载分布等的计算理论开展进一步研究,以使其进一步地完善;在既有线上开行大轴重列车之前,应对涵洞进行综合评估,以确定其合理的改造范围。

波纹钢管涵洞在公路工程中的应用研究

通过对公路涵洞的常见破坏原因的分析,说明了多年来一直使用的钢筋混凝土圆管涵存在的一些问题。提出用波纹钢管涵代替钢筋混凝土圆管涵是解决这些问题的途径。简要介绍波纹钢圆管涵的基本知识,以及波纹钢管涵洞的施工过程。