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%。

加强圈对钢波纹板拱涵受力行为的影响研究

为研究大跨度钢波纹板拱涵在增设混凝土加强圈后的受力行为,建立考虑土–拱相互作用的精细化有限元模型,并与CHBDC的分析方法进行对比。在此基础上,研究加强圈承担的截面内力及其在拱脚、拱腰和拱顶等部位的分布规律,并讨论加强圈厚度、间距和宽度对拱涵力学行为的影响。研究表明:采用CHBDC方法计算钢波纹板拱涵时,轴力将被低估,其与精细化有限元计算结果的比值为0.38~0.48;钢波纹板拱涵的轴力起控制作用,加强圈使得最大轴力减小了22.14%;在拱脚位置,加强圈承担的截面轴力最大,占比50.32%;加强圈各部位的轴力贡献度与其设计参数呈正相关,增大加强圈宽度优于增加厚度和减小间距。

高寒地区深厚覆雪钢波纹板棚洞减载优化设计

为解决隧道入口覆雪钢波纹板棚洞在深厚积雪荷载作用下变形过大的问题,以新疆某隧道为工程依托,提出了制造两侧冰柱、制造上侧冰拱、冰柱冰拱耦合、冰柱冰拱聚苯乙烯泡沫(expanded polystyrene,EPS)板耦合4种减载优化设计方案,并使用有限元软件ABAQUS分析4种方案的受力变形情况及可行性。结果表明:4种减载优化设计方案均极大地降低了钢棚洞的应力和变形,结构应力和变形满足设计规范允许值;马斯顿的“等沉面”土压力理论可以应用于堆积雪体中,增大内外雪柱沉降差,降低结构所受竖直压力;柔性填料EPS板在高覆雪工况中有一定的减载效果,但并没有在高填方土体中效果显著,在高覆雪工况中减载优先推荐加密钢波纹板棚洞周围雪体来达到减载的效果。

装配式钢波纹板在施工工程中的受力模拟分析

装配式钢波纹板棚洞具有足够的强度、稳定性和耐久性。在西南地区横断山脉的云贵高原高速公路建设中,应用棚洞能够适应营运需求,并方便管理和养护,更适用于山区或地质条件较差的地区。依托云南德钦至贡山公路提升完善养护工程中1号,2号棚洞,运用大型有限元软件ABAQUS,探究在不同钢波纹板厚度情况下,钢波纹板在边墙施工一段、边墙施工二段、拱肩施工以及拱顶施工四个过程中的变形与受力特征。模拟结果表明:无论是位于何种施工阶段,厚度对于位移的影响都是最大的,而厚度为7mm的钢波纹板在整个施工过程中,其应力与位移均优于厚度为6mm、5mm的钢波纹板,并满足材料对于屈服应力的要求,在施工过程中具有更可靠的安全性,故在后期施工监测中需重点监测。

钢波纹板-混凝土组合拱涵影响参数分析

为探究钢波纹板-混凝土组合拱涵的参数影响效应,以某组合拱涵为工程背景,基于控制变量法分别分析填土高度、管径、壁厚与不均匀沉降4个参数对拱涵应力及变形的影响规律。计算结果表明:拱涵变形及应力与填土高度h、管径R呈正相关,h<25 m时,两者随填土高度的增加线性增大,h>25 m时则变为曲线增大;R<4 m时,两者随管径的增加线性增大,R>4 m则变为曲线递增,且变化速率明显加快;壁厚T为2~6 m时两者呈线性增长趋势,T>6 m后,波纹管应力基本不变;水平不均匀沉降对拱涵应力影响明显,而增大管径能有效控制不均匀沉降形成的附加内力。

高速铁路软土地基钢波纹板涵洞施工技术

本文依托高速铁路工程施工,介绍了软土地基钢波纹板涵施工技术,分析了采用CFG桩加固的优点,极大地维持了原状土地下水渗流形态,并基于大断面钢波纹板涵安装,详细介绍了辅助安装装置构造、施工原理及施工工艺.同时从波纹板性能要求、紧固件性能要求、防腐层性能要求等三个方面,提出了钢波纹板涵洞质量验收指标,以期对类似工程施工提供借鉴和参考.

既有桥梁钢波纹板加固施工技术探究

随着我国普通国省干线公路车流量不断增加,实心板和空心板小桥出现单板受力、梁底横向开裂等影响结构安全的病害,严重影响道路的安全运营。本文采用钢波纹板作为加固材料,对比分析了钢波纹板加固方案,并在实际工程中验证了加固效果,该工艺可供类似工程参考。

基于刚度等效的钢波纹板叠合梁结构数值分析

为了探索钢波纹板叠合梁受力性能,依托湖南某旧桥加固工程,通过刚度等效的方法建立了等效矩形梁的数值模型并论述了应力换算方法,在等效矩形梁模型的基础上分析了车辆荷载作用下结构受力特性与施工阶段的结构受力特性.研究表明:采用等效矩形梁模型能够分析叠合梁结构受力,获得的截面边缘应力可根据本文公式换算成相应叠合梁的应力,除边界处应力误差较大以外其他点位的换算应力较为准确;活载作用下最不利工况发生在双后轴对称作用于拱顶情况,此时的弯矩与轴力最大,计算活载时应采用此工况;施工过程中最不利情况为一侧回填产生偏心加载的情况,此时结构弯矩最大但轴力最小,施工结束后结构所受轴力最大,施工过程分析不能忽略这两种工况; CHBDC规范中的计算方法不适于钢波纹板叠合梁结构,需采用其他方法分析.

基于车-桥耦合的钢波纹板动力分析方法对比研究

钢波纹板结构在车辆运行下的动力分析主要依赖于实验,为了弥补实验的不足,基于3种车-桥耦合模型,以一座跨径为6.32 m的大波形钢波纹板桥梁为数值算例,对钢波纹板结构的动力分析方法做对比研究,并分析不同车速下的结构动力性能,结果表明:采用移动荷载模型分析本文数值算例较为合理;奇数测点的最大动应变分析值高于实测值,而偶数测点的最大动应变低于实测值,说明将钢波纹板等效为材料异性的矩形板会低估桥梁横向应变;实测阻尼均值为0.31,分析阻尼均值为0.197,误差约35%;10 km/h时应变增大系数为1.18,20 km/h时应变增大系数为1.41,30 km/h时应变增大系数为1.60;钢波纹板结构的动力性能与车速有关,位移、应变和动力增大系数在某一特定车速下达到最大值。

多孔钢波纹板拱桥结构的稳定性及动力响应分析

对自主设计的三孔钢波纹板拱桥结构进行野外车辆荷载试验,得出了不同车速、不同车道下三孔钢波纹板拱桥动态挠度及冲击系数的变化规律;通过对有限元计算数据与实测数据的对比,验证了建立的模型及边界条件计算结果与工程实际互相吻合。基于该模型,对不同车速下三孔钢波纹板拱桥动力响应进行计算分析,结果表明:当车辆以一定的速度过桥时动力效应比较明显,且速度越快动力效应越大;拱桥的应力幅值并不是随着车速的增加而增大,临界速度为40km·h-1。

公路钢波纹板拱桥受力特征分析

依托试验工程,对不同跨径钢波纹板拱桥进行荷载测试,得出不同工况下钢波纹板拱桥不同角度(位置)的应力变化规律,通过研究得到以下结论:荷载作用下不同跨径钢波纹板拱桥应力以拱顶(90°)为中心对称分布;钢波纹板拱桥与周围土体共同受力,由于纵向和轴向波纹的存在,使得力沿着板壁向下传递,致使拱脚位置(0°和180°)受力最大,但最大应力值小于钢波纹板材料的最大允许应力值,结构安全稳定;不同跨径钢波纹板拱桥在相同荷载作用下,随着钢波纹板拱桥跨径的增大(6 m→8 m→10 m),拱脚(0°和180°)的应力逐渐增大,拱顶附近(90°)的应力由相对稳定到波动变化,且跨径越大波动幅度越大。

圆形竖井钢波纹板-模袋混凝土支护结构现场试验研究

为解决喷射混凝土工作环境差、能耗高以及施工中跑浆、漏浆等问题,提出钢波纹板结合模袋混凝土的新型支护方案。依托圆形竖井,采用倒挂井壁逆作施工法展开现场试验,分析灌注压力的变化规律及其影响。结果表明:(1)模袋混凝土可充填开挖面与钢波纹板之间的构造间隙及预留空间,与钢波纹板形成具有一定强度和刚度的组合结构,能够维持开挖面稳定、抵抗开挖面变形,施工工艺具有可行性;(2)根据现场监测结果可知,在混凝土灌注过程中,模袋内混凝土流动性良好,能充分填充模袋,注满后,灌注压力逐渐消散,且钢波纹板产生的环向应变很小,支护结构在工作状态下均匀受力;(3)试验选用的土工布均具有透气、透水、不透浆的特性,能有效解决喷射混凝土施工存在的跑浆、漏浆等问题,但材料特性和加工性能略有差异;(4)钢波纹板与模袋混凝土结合形成的新型支护结构,为隧道等地下工程支护技术提供了新思路,具有重要意义。

地震作用下多孔钢波纹板拱桥力学分析

为给多孔钢波纹板拱桥的抗震设计提供参考,结合泗洪至许昌高速公路上一座3孔跨径4m的钢波纹板拱桥工程实例,利用大型通用有限元软件ANSYS建立该桥的三维空间有限元实体模型,采用动态时程分析法,对桥梁在人工合成地震波、El Centro波、Taft波3种地震波作用下结构的位移和应力进行分析。结果表明:在同一地震时程激励下,虽然各拱圈空间位置不同,但位移和应力响应的时程曲线走向一致;同一拱圈中,拱弧线拱顶位移比四等分点处位移约小24.9%,应力约小75.2%;不同拱弧线横桥向中部位移比外侧位移约大7.3%,应力约大17.6%;同一位置处边跨拱圈比中跨拱圈位移约大2.5%,应力约大20%。该拱桥结构具有良好的整体抗震性能。

车辆荷载作用下多孔钢波纹板桥的稳定性分析

该文以泗洪至许昌高速公路淮北段钢波纹管拱桥为例,利用有限元软件Midas/Fea建立了该桥的实际波纹形状有限元实体模型,根据现有的稳定分析理论,采用线性屈曲分析方法分析了车辆荷载作用下该桥的稳定性及影响因素。结果表明:该多孔波纹板桥稳定性能较好;稳定系数有随填土高度增加先增大后减小的趋势,并随着跨径的增大而减小;低覆土厚度情况下,波形较大的钢波纹板桥稳定性能比小波形的钢波纹板桥好。

车辆荷载作用下钢波纹板拱桥应变分析

文章依托安徽泗洪至许昌高速公路淮北段钢波纹板拱桥工程实例,采用ANSYS软件建立该桥的等效实体模型,对钢波纹板拱桥在车辆荷载作用下的应变进行模拟计算,将计算结果与现场实测数据进行对比分析,验证了所建模型的有效性和可行性。在该模型基础上研究公路-Ⅰ级车辆动荷载下的应变变化规律。研究结果表明:在车辆荷载作用下,边跨各位置整体受到拉应变,且拱脚处的应变值稍大于其他位置;车速的改变并不改变钢波纹板拱桥各测点位置的应变规律,而钢波纹板拱桥各测点的应变值与车速大小成正比。

三维激光扫描技术在隧道钢波纹板套衬加固中的应用研究

钢波纹板套衬加固后隧道原有断面净空面积减小且突变,为准确掌握隧道加固后净空变化具体信息,提出采用三维激光扫描技术对钢波纹板套衬加固前后的隧道段分别进行扫描,建立包括外业扫描和内业处理的标准化工作流程。结果表明:1)加固前隧道实际轮廓与设计存在一些偏差,不能直接利用设计资料加工钢波纹板;2)三维激光点云数据处理结果不仅可以用于指导钢波纹板分段精细化加工,还可通过嵌套对比获取加固前后隧道净空变化信息,达到2次扫描即可实现工程情况全息掌握的目的;3)钢波纹板套衬加固后隧道断面轮廓仍能满足隧道建筑限界要求,最大值位于隧道拱顶处,为20.9 cm。

钢波纹板小桥在安徽省高速公路中应用研究

通过对钢波纹板小桥在安徽省高速公路中应用研究,总结出钢波纹板小桥在公路工程中应用的优缺点;并对钢波纹板小桥代替钢筋混凝土小桥进行经济效益分析,同时提出钢波纹板未来的研究方向。

钢波纹板简支梁桥加固工程实例

为探索钢波纹板结构物的应用前景,通过实际工程项目,论述钢波纹管应用于旧桥加固的加固方案与施工方案,加固方案取得预期效果。实践表明,钢波纹板用于旧桥加固具有可行性、优越性的特点,可以应用在旧桥加固中。

填土特性对钢波纹板结构受力性能影响

目前国内外已有很多采用钢波纹板结构进行旧桥加固,但暂时还没有公开发表的相关受力分析结果。通过调研国内外研究现状的基础上,采用平面应变模型进行有限元分析,分别探讨土体弹性模量、密度和泊松比变化对钢波纹板结构受力的影响,并绘制N-M曲线,可以根据N-M曲线确定合适的土体参数,得出的相关结论可以为钢波纹板结构的工程应用提供理论指导。

浅析公路钢波纹板桥涵应用与发展

钢波纹板桥涵以其施工速度快、耐久、适应地基变形能力强、造价低、工厂集中生产及可回收利用等优势,目前已广泛应用于工程实践中。文章依据国内外研究与应用现状,探讨钢波纹板桥涵理论计算、设计方法和规范的发展,并提出尚待解决的问题及发展方向。