偏压荷载作用下波纹钢板-衬砌组合结构注浆不密实时隧道内力和变形

一座重载铁路隧道波纹钢板-衬砌组合结构存在注浆不密实等病害。通过室内试验和数值模拟,分析了有无波纹钢板加固,偏压荷载作用下,组合结构在注浆不密实时的力学响应。结果表明:波纹钢板加固下,与注浆全密实相比,拱腰30°范围注浆不密实和拱顶30°范围注浆不密实工况组合结构的承载力下降了7%~10%,而拱顶30°范围注浆不密实工况组合结构的承载力则下降了12.5%,说明拱顶范围注浆不密实对组合结构承载性能的影响最大;波纹钢板加固下,随着拱顶注浆不密实范围的增加,结构破坏时左拱肩最大位移逐渐增大。工程中要注意组合结构存在拱顶注浆不密实的问题,不密实范围越大,对于组合结构的承载能力影响越大。

钢板-短锚结构修补张开型衬砌裂缝效果研究

为探明钢板-短锚结构修补张开型衬砌裂缝的效果,采用通用有限元软件ABAQUS对大偏心受压状态下经过钢板-短锚修补前后的钢筋混凝土衬砌力学特性、破坏形态进行对比。研究结果表明:(1)钢板-短锚结构修补裂损程度为30%、50%、70%的衬砌,相较于未修补的衬砌结构,极限承载力分别提升20.37%、24.22%、28.36%,跨中挠度值分别下降54.9%、32.5%、36.5%;(2)以衬砌裂损程度70%时极限承载力对应的跨中挠度值为基准,跨中挠度值由小到大分别为修补30%<完好构件<修补50%<修补70%<裂损30%<裂损50%<裂损70%;(3)衬砌裂损程度为30%、50%、70%时,经过钢板-短锚修补后衬砌中的钢筋最大拉应力分别下降8.24%、2.98%、10.90%,最大压应力分别下降9.38%、6.40%、0.89%;(4)衬砌结构破坏时,数值模拟和模型试验的破坏模式均相同,表现为受压侧混凝土产生不同程度压溃,经过修补后衬砌原有裂缝的扩展得到明显抑制,提升衬砌结构的整体性,降低掉块掉渣风险。钢板-短锚结构修补衬砌裂缝具有快速、微创的特点,结合以上研究结论为维修加固运营铁路隧道衬砌裂缝提供参考。

新型覆土波纹钢板-混凝土组合桥设计计算模型探讨

近年来,重载交通、高填方、大跨度等新工况的出现对覆土波纹钢板桥涵提出更高的要求,覆土波纹钢板-混凝土组合桥成为解决该类问题的可行方案之一。文章基于该新桥型的结构特点进行分析,探讨既有计算理论和模型应用于该结构的可行性,并选择适当的有限单元模型以及计算平台,通过3D及2D有限元模型分析了在不同混凝土覆层厚度及填高工况下结构整体刚度和变形特性的区别,通过CANDE软件对内蒙古自治区省道203线阿尔山-乌兰浩特公路某覆土波纹钢板-混凝土组合桥进行建模计算分析。结果表明:周边土体-结构相对刚度影响整体结构的屈曲模态,保守的采用基于CANDE软件的土体-结构相互作用模型进行该类结构设计是可行的。

大跨径拼装式波纹钢板-混凝土箱涵受力分析

针对大跨径波纹钢管涵结构空间利用率较差,且拱脚处应力集中情况明显的问题,采用拼装式波纹钢板-混凝土组合结构箱涵控制受力及变形情况。依托安庆某跨径为7.8m的钢波纹箱涵实际工程,采用波纹钢板-混凝土组合结构施工,并使用通用有限元分析软件ABAQUS对单波纹钢结构与组合结构的受力及变形情况进行数值模拟分析。结果表明,采用了拼装式波纹钢板-混凝土组合结构后的箱涵,其波峰处的最大应力减小了85.58%,波谷处的最大应力减小了67.86%,结构最大位移减小了76.97%,结构整体变形率仅为0.05%。对比工程现场监测数据,有限元模拟结果基本符合预期,为今后波纹钢板-混凝土结构在公路箱涵中的应用提供了理论依据。

球墨铸铁-钢筋混凝土组合隧道壁板加载试验分析

为研究球墨铸铁-钢筋混凝土组合隧道壁板这一新技术应用于隧道衬砌结构的可行性,文章根据相关设计参数,采用三维有限元分析方法模拟试验加载环境,建立分析模型,研究荷载条件下组合壁板的受力特征。分析结果表明:当混凝土达到极限状态受压破坏时组合壁板能承受的竖向压力为2.22 MPa,水平压力为1.11 MPa,拱顶为最大变形处,最大变形为6.63 mm;当球墨铸铁达到极限状态受压破坏时组合壁板能承受的竖向压力为11.48 MPa,水平压力为5.74 MPa,拱顶为最大变形处,最大变形为33.16 mm;在球墨铸铁壁板环作用下组合壁板相比混凝土受压坏破坏时所能承受围岩压力的能力和变形能力都提高了5倍,充分体现了球墨铸铁强度高、延性好的优点。

公路涵洞加固方案比选

针对长邯高速公路K777+612涵洞出现的混凝土破损露筋、盖板跨中横向裂缝、边墙不均匀沉降等病害现象,提出了工字钢框架加固与波纹钢板-混凝土组合结构加固两种加固方案。论述了两种加固方法的施工工艺、技术要求和适用性,并从工期、费用、安全等方面进行了对比分析。实践证明,波纹钢板-混凝土组合结构加固方法更适用于涵洞加固,该方案具有施工时间短、费用低、行车干扰小等优点,既保证了行车安全,又可取得较好的社会经济效益。