钢波纹管涵洞在公路工程中的应用研究

0引言 波纹管（板）是一种带波纹的圆柱（弧）形薄壁弹性壳体,多以钢、铝等金属为主要材质,由于具有轴向波纹,故轴向和径向能同时承受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,使其具备优异的力学性能.金属波纹管（板）主要以公路涵洞、排（雨）水管道、倒虹吸管道、地下通道、输送管道和作业巷道等形式出现在各类公路及市政工程中.

钢波纹管涵洞受力与变形特性模拟试验研究

通过室内模拟试验,选取钢波纹管涵洞中间断面,在特征点布设应变片、土压力盒及变形测量仪器,对钢波纹管涵洞的力学特性、管周土压力及涵管变形规律进行了研究,分析了应变与应力、管周土压力及涵管变形的变化规律。研究结果表明:钢波纹管内、外部波峰与波谷环向拉、压变化规律一致;在最高填土高度为18.0 m时,内部涵顶测点1位置环向拉、压应变与应力值最大为1146,-930με与308,-243 MPa;涵顶竖向土压力最大值为551 kPa;变形量最大为13 mm;在高填土情况下以涵顶土压力值作为涵洞设计的设计参数。

高填方路基大孔径钢波纹管涵洞有限元分析

通过钢波纹管涵洞管周不同断面的应变值的有限元计算结果与现场实测结果进行对比,采用有限元模型,对不同填土高度在公路-Ⅰ级荷载作用下的钢波纹管涵洞受力变形进行分析。结果表明:管顶0°～管周45°的压应变逐渐增大,而管周150°～180°逐渐减小,管周45°～120°波动变化;波峰和波侧都在管周120°出现最大应变值,而波谷在管周90°出现最大应变值;管周90°、120°应作为重点位置观测。

公路高填方路基大孔径钢波纹管涵洞径向土压力及效益分析

依托试验工程,对公路高填方路基大孔径钢波纹管涵洞管外径向土压力进行测试,得出钢波纹管涵洞管外不同角度土压力值随填土高度增加的变化规律,并得到以下结论:随着填土高度的不断增加,钢波纹管涵洞管外各角度土压力值逐渐增大,分为波动增长→快速增长→缓慢增长3个变化过程;填土后期,钢波纹管与周围土体形成土拱效应,土压力不再增长;管周90°、270°和管底180°位置出现应力集中,但最大应变值小于钢材的允许应变值,施工时应进行重点观测。相比较于混凝土结构,钢波纹管涵洞缩短了施工工期,后期维修方便且可回收利用,具有显著的经济和社会效益。

钢波纹管在公路涵洞工程中的应用研究

钢波纹管是将2~7 mm的薄钢板的板面压制出波纹之后再将其加工成板片或者管片,增加钢波纹管的抵抗强度与刚度.用钢波纹管充当公路涵洞内部涵管,有助于增强涵洞防腐能力,简化工艺,缩短工期,增强公路地基承载能力与抗震能力.

钢波纹管涵洞在公路工程中的应用

通过对钢波纹管涵洞在多年冻土地区、湿陷性黄土地区及高山丘陵地区应用情况调研,分析其病害及产生原因,并给出处理措施。

钢波纹管涵洞受力与变形特性现场试验分析

为搞清公路路基钢波纹管涵洞在填土荷载作用下的受力与变形特性,结合工程实际,通过现场试验,研究其在路基填筑过程中的工作性能.试验结果表明:钢波纹管涵洞内侧主要承受压应力,外侧主要承受拉应力;最大填土高度时,拉、压应力均在30 MPa左右;断面内、外侧的应变应力出现相反的拉压变化规律,且涵顶两侧45°位置为受力薄弱点.说明实际钢波纹管涵洞设计与施工中应给予关注,特别是在高填土荷载作用下,应对相应的部位进行加强或从施工工艺上采取措施.

钢波纹管涵洞的薄壳效应

从旋转对称壳基本理论着手,总结发现工程计算法、解析法等均不适用竖向受力的涵洞工程。根据试验数据用有限元法分析了钢波纹管涵洞大应变与小应变问题,得到两者的结果非常接近,完全可以采用小应变方法进行分析。针对工程现场采用的反开槽回填法施工,建立了有限元力学分析模型,采用底面约束所有位移和扭转自由度、管两侧立面施加水平位移约束、顶面施加荷载、其余面自由的边界条件,施加竖向汽车荷载进行分析。结果表明,该模型得到的计算结果和现场实测值拟合良好,说明该法是可行的,所得的结论是可靠的。

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。

不同基础形式对钢波纹管涵洞力学响应的影响分析

采用数值模拟技术,考虑道路结构、材料性能、接触状态、荷载形式等因素,应用ANSYS建立了钢波纹管涵洞三维有限元模型,分析了钢波纹管涵洞不同基础形式对整个涵洞力学性能与变形状态的影响,得到了钢波纹管涵洞的变形和应力规律;通过数值计算分析确定了不同基础钢波纹管涵洞关键点的位移和应力.计算结果表明:混凝土阻碍了钢波纹管涵洞的变形与伸长,使其在内部产生了内部应力,使得钢波纹管涵洞的位移有所减小,在钢波纹管涵环向不同位置处,波谷内表面切向应力在某些位置呈现拉应力,其数值与采用的基础形式有一定的关系,根据第四强度理论,波峰位置最大等效应力数值满足强度要求.研究成果为钢波纹管涵洞施工控制提供了理论依据,为钢波纹管涵的结构设计提供了参考.

湿陷性黄土地区公路钢波纹管涵洞施工关键技术研究

介绍了钢波纹管涵洞在国内外应用情况及发展趋势,分析了钢波纹管涵洞在湿陷性黄土地区的适应性;结合湿陷性黄土地区的土质特点,总结了钢波纹管涵洞现场施工工艺。

浅析高填方路基钢波纹管涵洞土拱效应

随着我国高速公路的快速发展,涵洞由于具有非常好的排水和通道功能已经成为了公路建设中较为常见的结构措施,对于涵洞土压力变化情况进行研究对于涵洞施工建设具有非常重要的意义。现阶段我国涵洞土压力研究存在较大缺失,在很大程度上造成了施工中建筑材料浪费,严重情况下影响到工程事故问题。为了有效避免此种情况发生本文主要分析高填方路基钢波纹管涵洞土拱效应方面的内容,希望能够对相关人士有所帮助。

季冻区大孔径钢波纹管涵洞温度场分析

通过大孔径钢波纹管涵洞在东北季冻区的应用,解决了季冻区混凝土涵洞的冻融开裂及不均匀沉降问题。对大孔径钢波纹管涵洞管周土体温度进行测试,得出钢波纹管涵洞管周土体温度场变化规律。

季冻区钢波纹管涵洞应用及效益分析

通过对鹤大高速公路钢波纹管涵洞调研,结合鹤大高速公路小沟岭至抚松段ZT08标、ZT09标钢波纹管涵洞代替钢筋砼盖板涵造价比较,得出采用钢波纹管涵洞代替原设计钢筋混凝土涵洞,加快了施工速度,具有显著的经济效益和社会效益。

湿陷性黄土地区高填方大孔径钢波纹管涵洞受力分析

依托试验工程,对湿陷性黄土地区高填方路基大孔径钢波纹管涵洞施工过程中的受力特征进行测试,得出不同角度管内壁应变及外壁径向土压力的变化规律。通过研究取得以下结论:波峰、波谷和波侧在填土初期出现拉、压应变交替变化,各角度应力重新分布,填土中期快速增长,后期增长缓慢。波峰、波谷和波侧最大应变值均出现在上半圆或下半圆的45°处,且波峰和波谷相同角度的应变值相反,具有互补性。轴向应变变化规律与切向相似,但整体略小,说明钢波纹管涵洞以切向受力为主、轴向受力为辅。管外壁径向土压力随填土高度的增长而增大,且初期快速增大,后期形成土拱效应趋于平缓。

公路钢波纹管涵洞施工工艺研究

依托实体工程,对钢波纹管涵洞施工工艺进行分析总结,归纳出钢波纹管涵洞施工技术要点。

基于有限元的钢波纹管涵洞设计方法分析

通过对国内外钢波纹管涵洞的应用分析,指出现有钢波纹管涵洞设计方法的不足,提出基于有限元的钢波纹管涵洞设计方法,并对依托工程涵洞进行有限元模拟分析,验证了钢波纹管涵洞的整体稳定性。

钢波纹管涵在喀斯特地貌公路工程中的应用研究

介绍钢波纹管涵洞在国内外应用情况及发展趋势,并分析了钢波纹管涵洞在贵州省黔西南州喀斯特地貌的适应性;结合黔西南州喀斯特地貌的土质特点,总结钢波纹管涵洞现场施工工艺,形成完善的施工技术指标,指导黔西南州钢波纹管涵洞施工。

低填方钢波纹管涵洞受力变形特性及垂直土压力计算

分析了填筑施工动态过程中钢波纹管涵洞的受力变形特性及管涵周围土压力分布规律,基于马斯顿理论,构建了一种垂直土压力的计算公式,结合试验数据和有限元计算对其进行验证.结果表明:应变随填土高度呈波动增长态势,在管侧填土高度为3.6 m时,内外部测点应变出现最大值;填土完成后,内部测点存在受拉或受压状态,而外部测点以受拉为主;水平向和竖向变形随管侧填土高度的增加而增加,呈竖向椭圆形;管涵顶部的垂直土压力最大,垂直土压力系数随倾角的增大而增加.

不同地基钢波纹管涵洞受力特征及施工工艺分析

采用公路-1级汽车荷载对不同地基的钢波管涵洞应力和变形进行了模拟分析,得到结论:不同基础材料对钢波纹管涵洞的应力、变形影响较大,且大小关系为一般填土>碎石填土>天然砂砾>级配碎石;通过改善基础材料可有效改善钢波纹管涵洞的应力和变形,基础换填材料宜选用级配碎石或天然砂砾。钢波纹管涵洞施工时应做好施工组织,钢波纹板应错缝拼装,管涵两侧对称回填,确保施工质量。