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。

高速公路新型波纹钢管涵施工技术优化

传统钢筋混凝土涵管(洞)通常与路基协同变形能力不强、常常出现地基不均匀沉降等现象。以某高速公路工程为例,采用新型波纹钢管涵并严格按照规范的工艺步骤进行施工,为防止道路不均匀沉降,采取一些优化举措,比如通过对波纹钢管涵上回填土土体增加土工格栅和分层回填方式,优化波纹钢管涵“反开挖”工法,通过改进的半月型挖斗并辅助注浆,有效提高波纹钢管涵周边填土的密实度,减少项目运营时不均匀沉降和变形。通过经济分析,证明波纹钢管涵经过优化后应用能更好地体现社会效益和经济效益。

装配式波纹钢管-橡胶混凝土组合桥墩抗震性能研究

以研究承插式预制波纹钢管-橡胶混凝土墩的应用为出发点,对某座48m跨度的三跨连续梁桥进行了替代桥墩的力学及细部构造设计,在ABAQUS中建立了多尺度有限元模型,并进行了新型桥墩和几种常规桥墩在动力特性和地震响应方面的对比。结果表明:采用波纹钢管-橡胶混凝土组合桥墩替代后,结构自振频率显著降低,地震响应减小。波纹钢管的截面形式和橡胶混凝土对减小结构响应起到了积极作用。因此,将采用承插式的预制波纹钢管-橡胶混凝土组合桥墩应用于桥梁建造时,可加快建造速度,同时结构地震响应减小。

贴边埋置灌浆波纹钢管锚固连接性能试验研究

在绿色低碳发展理念的倡导下,桥梁预制拼装技术在城市桥梁建设中的应用越来越广泛。依托上海两港大道预制拼装桥梁实际工程,其预制立柱钢筋与盖梁采用灌浆波纹钢管锚固连接。为验证贴边埋置灌浆波纹钢管锚固连接能提供可靠的黏结锚固能力,考虑不同钢筋锚固长度、灌浆与压浆工艺等因素,开展灌浆波纹钢管-钢筋黏结滑移力学行为的拉拔试验研究,研究损伤发展过程、破坏模式、力与位移曲线等力学行为,并进行归纳总结,为实际工程的应用提供技术支撑。

内支架对波纹钢管廊力学性能影响实验与数值分析

柔性是波纹钢管廊异于混凝土管廊的根本原因。为研究波纹钢管廊的力学性能,依托实际工程,采用现场实验与数值分析的方法对波纹钢管廊在安装支架和未安装支架的不同情况下进行测试与受力分析。结果表明:管廊支架的支撑作用减小了管廊所受的拉力,使全截面受压,对管廊有利;未安装支架且填土未过管顶时,管廊顶部随着覆土高度的增加逐渐由向上变形变为向下变形,管体两侧逐渐由内收向外张变化;安装支架时,随着覆土高度的增加管廊两侧逐渐由土体挤压管体向管体挤压土体变化,逐渐由内收向外张变化,但由于安装了内部支架,这种变化不是特别明显。

波纹钢管涵横断面内力计算及截面形状研究

文章以零弯矩时波纹钢管涵横断面结构力学模型为研究对象,得到了波纹钢管横断面轴线及其内力的计算公式。对波纹钢管涵的横断面及内力特性进行了分析,结果表明,在合理受力状态下,波纹钢管涵的横断面并不是圆形,而是竖直径大于水平直径的类椭圆结构,且横断面参数与竖向土压力及水平土压力有关;波纹钢管涵横断面剪力为零,轴力在拱顶位置最小,在最大水平直径同高度位置最大。现行的波纹钢管涵截面形式可以随设计所需进行调整。

薄壁波纹钢管混凝土柱滞回性能试验研究

近年来,薄壁钢管混凝土柱由于其良好的力学性能和施工性能在各类建筑结构和桥梁上得到了广泛应用,但震害表明,普通薄壁钢管混凝土柱抗局部屈曲能力和屈曲后抗震性能较差。提出了一种薄壁波纹钢管混凝土柱,为了初步探索其抗震性能,以轴压比和截面形式为主要参数,进行了2根薄壁波纹钢管混凝土柱和2根普通薄壁钢管混凝土柱低周反复加载试验研究。主要结论如下:在轴压比相同的情况下,薄壁波纹钢管混凝土柱的滞回曲线明显要比其它两种截面形式的饱满;在相同位移时,薄壁波纹钢管混凝土柱的耗能能力明显好于方形和圆形的。三种截面形式的延性较接近且延性系数均超过3,且强度退化和刚度退化趋势和程度基本一致。综合分析,薄壁波纹钢管混凝土柱抗震性能较之圆、方形薄壁钢管混凝土柱的相当或稍好。研究结果可供城市高架桥的分析与设计参考。

波纹钢管廊结构设计关键技术分析与问题探讨

波纹钢管廊结构具有受力性能优、施工时间短、造价低、环保性能好等优点。为深入了解波纹钢管廊结构的承载机制、破坏特征及装配化技术、规范化断面形式、土体加固方法及措施等关键设计方法,对美国、加拿大、澳大利亚等公路、铁路工程中的排水沟、地下通道、立交工程中波纹钢管道结构的应用情况进行介绍,分析梳理波纹钢管道在国外的工程应用、规范编制、技术特征和设计施工方法,并对波纹钢管结构的荷载计算、强度验算、设计流程和方法进行详细分析。结合国内波纹钢管廊建设技术的发展需要,从建设环境、结构断面形式、装配化、围护土体加固、最小埋置深度等方面探讨波纹钢管廊建设中存在的问题及发展趋势,提出对波纹钢管廊建设关键技术的研究建议。

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。

高填土大跨波纹钢管涵有限元力学性能分析

结合依托工程,对高填土大跨波纹钢管涵采用有限元进行力学性能分析,并讨论了不对称填土、地基不均匀沉降等不利因素对波纹钢管涵应力和变形的影响。结果显示,波纹钢管涵变形和应力随填土高度的加大不断上升,但上升趋势逐渐减小,土-拱效应明显;管涵的力学行为受不对称填土的影响较大,结构变形和应力受地基不均匀沉降的影响较小,波纹管涵结构两侧对称填土要求较高,但其适应高填方及地基变形的能力较强。

波纹钢管铅阻尼器构造与耗能机理分析研究

为研究波纹钢管铅阻尼器不同构造形式对其力学性能的影响,采用ABAQUS软件,建立了两种构造形式的波纹钢管铅阻尼器有限元模型,对其应力分布、塑性分布状态、滞回性能和耗能机理进行模拟分析。结果表明,波纹钢管铅阻尼器外波纹钢管采用波峰连接构造形式,能够增加端部连接段的承载能力和刚度,有效控制阻尼器塑性分布,使得阻尼器的变形和耗能集中在中部波纹段,充分发挥波纹段的耗能性能。波纹钢管铅阻尼器耗能时,铅芯先屈服耗能而波纹钢管为弹性,耗能全部由铅芯承担;随后波纹钢管发生弹塑性或塑性变形,与铅芯协同工作,共同耗能。波纹钢管进入塑性后波纹钢管和铅芯耗能比很快就趋于稳定,波纹钢管耗能占总耗能70%以上,铅芯耗能占总耗能20%~30%之间,耗能减震机理明确,工作性能稳定。

波纹钢管铅阻尼器耗能性能分析研究

提出一种波纹钢管铅阻尼器,介绍了其构造、工作机理、布置形式及特点,采用ABAQUS软件,建立钢管阻尼器、波纹钢管阻尼器和波纹钢管铅阻尼器有限元模型,对其应力分布,传力路径和滞回性能进行模拟分析。结果表明:波纹钢管铅阻尼器耗能减震机理明确,工作性能和耗能性能稳定,滞回曲线饱满以及耗能能力强,具有良好的变形和延性,极限变形大;波纹钢管铅阻尼器通过在波纹钢管内设置铅芯使初始刚度、承载能力和耗能能力得到大幅度提高,既有效保持了波纹钢管的变形能力,又避免波纹钢管发生局部屈曲,使波纹钢管耗能能力得到充分发挥。波纹钢管铅阻尼器在1mm小位移下就可以进入耗能,而且很快进入稳定耗能状态,等效阻尼比稳定在0.3~0.4之间。

季冻区公路波纹钢管涵洞受力特性分析

本文阐述波纹钢管涵洞受力分析中荷载的确定方法，依据现行规范着重对汽车活载的等效计算进行分析。结合季冻区常用的波纹钢管涵洞孔径及壁厚，利用有限元方法计算了其应力和变形，考虑一定安全储备条件下确定不同规格波纹钢管涵洞的最大填土高度，为季冻区波纹钢管涵洞的推广应用提供了理论依据。

波纹钢管涵洞在榆山线公路中的应用

本文通过榆山线公路上两道波纹钢管涵洞施工技术及关键工艺分析和静载试验结果，论证了波纹钢管涵洞在季冻区推广应用中的可行性及适用性。

装配式方拱形波纹钢管涵力学性能及变形特性研究

以陕西省富平至耀州红色旅游公路PPP项目为工程依托,针对穿越公路装配式方拱形波纹钢管涵的力学性能和变形特性进行了有限元软件模拟研究。结果表明:方拱形波纹钢管涵的Mises应力在波峰和波谷呈现不同的变化趋势,波谷的Mises应力从管顶起沿顺时针方向呈现先增大后减少再略有增大的趋势,而波峰的Mises应力沿顺时针方向则呈现先减少后增大再减少的趋势;方拱形波纹钢管涵的最大Mises应力出现在45°即接头部位;方拱形波纹钢管涵的水平变形和竖直变形在波峰、波谷的变化趋势和变形值均相近。

公路波纹钢管涵横断面优化设计与工程应用分析

波纹钢管涵的截面抗弯刚度小,主要借助竖向土压力与水平土压力的共同作用来减小截面弯矩。波纹钢管涵横断面设计缺乏设计理论,不合理的横断面设计导致使用过程中易发生变形,因此使得波纹钢管涵的大量推广应用受限。结合现场波纹钢管涵进行实测,管涵变形以及截面弯矩最小时的横断面形状分析表明:最优受力状态下的波纹钢管涵的横断面与竖向及水平土压力有关;随着管涵顶部理论上覆土厚度的增加,中心水平直径减小;随着侧土压力系数的增大,中心水平直径增大。结合波纹钢管涵所受到的竖向与水平土压力情况,对其横断面形状进行了优化,基于最优受力状态得到了波纹钢管涵的横断面轴线计算公式。最后给出了波纹钢管涵实际应用建议以及设计流程。

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。

环形波纹钢管涵洞式鱼道水力特性数值模拟

环形波纹钢管涵洞式鱼道内波纹的粗糙度可以使边界附近产生足够低的流速,鱼类可以由此游向上游。对3种流量0.05,0.07,0.09 m^3/s,3种埋深0D,0.1D,0.2D,坡度0.4%工况下,环形波纹钢管涵洞式鱼道内水面线、流速场和紊流场分布分别进行了数值模拟研究。结果表明:环形波纹钢管涵洞中,高流速区(无量纲流速大于0.9)位于涵洞过水断面中心区域,高紊流区(紊流强度大于0.2)位于水面中心附近。在涵洞底部边壁附近较大区域内,由于流速较小,紊流强度也较低(紊流强度小于0.1),鱼类可以由此顺利完成上溯。相比无埋深式涵洞,嵌入式涵洞内平均流速较小,紊流强度变化较为平缓,更有利于鱼类的洄游。

冷弯波纹钢管标准研制情况综述

介绍了冷弯波纹钢管的主要技术特点和发展情况,并对该领域的国内外标准情况进行了对比分析。

波纹钢管涵地基承载力分析

波纹钢管涵在我国已有大量应用,但现有计算理论及现行规范对此类涵洞地基承载力尚缺乏认识.采用理论推导与实测数据验证相结合的方法,提出了考虑波纹钢管涵-填料相互影响、管侧填料与管涵变形差引起的附加应力的波纹钢管涵地基承载力计算公式,并对比分析了现行规范、经验公式和本文公式在计算波纹钢管涵地基承载力的误差和适用性.研究表明:波纹钢管涵对地基承载力的要求远小于传统刚性管涵,且管侧附加应力对管涵基底承载力的提高有利;本文公式计算精度较现行规范和经验公式有大幅提高,且更适用于高填方波纹钢管涵的地基承载力设计;当缺乏设计资料时,也可采用路基荷载等效法对此类波纹钢管涵的地基承载力进行初步设计.