双排玻璃钢夹砂管涵现场车辆荷载试验探究

为研究双排玻璃钢夹砂管涵受力与变形特性,分析双排小直径玻璃钢夹砂管涵替代单排大直径玻璃钢夹砂管涵方案应用的可行性,本文依托河北省某省道改建工程开展了双排玻璃钢夹砂管涵现场车辆荷载试验,得到了管涵施工期内管周土压力的变化规律,初步总结并探讨了影响双排玻璃钢夹砂管涵受力和变形特性的主要因素,进行了施工期管涵的关键技术研究,以期为双排玻璃钢夹砂管涵在公路涵洞中的应用提供依据和借鉴。

玻璃钢夹砂管涵管壁参数对环刚度的影响

为优化多夹砂层玻璃钢夹砂管涵结构型式和厚度,基于管涵平行板外载环刚度试验,考虑复合材料的各向异性建立了多层玻璃钢夹砂管涵结构的环刚度有限元模型,计算结果与试验结果吻合较好,进而运用有限元模型变动参数分析夹砂层厚度、层数以及缠绕层增厚层位对管涵环刚度值的影响规律。结果表明,单层夹砂层的厚度由8 mm增厚至14 mm,管涵的环刚度显著提高,单层厚度12 mm以上影响环刚度值的程度更明显,三层夹砂层结构管涵的每层夹砂层厚度建议值为12~14 mm;夹砂层层数对管涵环刚度值的影响较小,尤其是较小厚度时三层和两层夹砂层管涵结构的环刚度值近似相等;不同层位缠绕层厚度对环刚度大小的影响显著,尤其是最内和最外缠绕层厚度对环刚度值的贡献更大,在对多缠绕层的玻璃钢夹砂管涵结构进行优化设计时,宜优先增厚最内和最外缠绕层的厚度。

多夹砂层玻璃钢夹砂管涵的剪切性能及破坏模式

为研究多夹砂层玻璃钢夹砂管涵的剪切性能及破坏模式,按规范要求由定长缠绕生产的玻璃钢夹砂管涵上截取5个有效试样开展层间剪切强度试验,得到荷载作用下玻璃钢夹砂管涵试样的剪切强度和荷载位移曲线,分析其层间剪切破坏模式。结果表明,试样的剪切强度均值为6.11 MPa,最大破坏荷载的平均值为42.92 kN,破坏时的最大位移平均值为5.59 mm,剪切性能优越。试样经历弹性阶段、层间分离、屈服阶段的破坏历程;肉眼可见的裂缝首先出现在层间分离阶段,并逐渐发展贯通,直至屈服阶段的跨砂层贯通的剪切裂缝形成,试样发生剪切破坏。缠绕层与夹砂层的层间界面是玻璃钢夹砂管涵的薄弱位置,提高各结构层之间的粘结强度、树脂质量和浸润程度对于玻璃钢夹砂管材抵抗层间剪切破坏至关重要。

装配式玻璃钢夹砂管涵低温施工工艺浅析

玻璃钢夹砂管涵作为新型复合材料,因其各项优良特性,在公路涵洞中的应用越来越广泛。装配式玻璃钢夹砂管涵适用于我国北方冬季的涵洞快速施工,但目前就低温施工并没有足够的实际经验和理论依据支撑,缺乏相关施工工艺分析。本文依托国道233线围场段装配式玻璃钢夹砂管涵洞在低温条件下的施工建设,提出了包括基坑开挖、基础处治、管身敷设、钢结构安装及拆卸、路基填筑、八字墙安装等方面在内的施工工艺,旨在填补公路装配式涵洞低温施工空白,扩大玻璃钢夹砂管涵的应用场景。

公路大孔径玻璃钢夹砂管涵应用

通过现场车辆荷载试验,借助ABAQUS有限元数值计算,研究了公路工程大孔径(3 m)埋地玻璃钢夹砂排水涵洞,在不同填土厚度和荷载等级作用下的受力变形特征。结果表明:覆土厚度对玻璃钢夹砂管的承载力有重要作用,管涵在50 cm、100 cm、150 cm三种覆土厚度时可分别承受77.2 t、98.72 t和143 t车辆荷载,并且随着覆土厚度的增加,各测点相应的变形值逐渐减小。采用有限元数值计算模型,将管壁厚度减薄至60 mm,验算试验工况下管涵变形量略有增加,远小于3%D(90 mm)的变形极限值。公路工程大孔径玻璃钢夹砂管涵的良好应用可为类似工程提供借鉴。