钢波纹管涵洞在高速公路建设中的应用

本论述通过实例介绍了钢波纹管涵洞在高填土湿陷性黄土路段的施工技术要点,指出采用钢波纹管涵替代圬工结构小桥涵具有施工工期短、适应变形性能强等优点,这将对类似地形条件下的涵洞推广应用起到推动作用。     

高填方盖板涵受力特性的原位试验 及数值模拟研究

通过现场测试,分析上埋式盖板涵在路堤填土荷载作用下的变形规律和受力特性;同时结合现场测试与数值模拟的方法,研究盖板涵顶板、基底土压力与侧墙水平土压力的分布特征。结果表明:在填土荷载作用下,涵洞顶板、底板垂直土压力以及侧墙的水平土压力呈非线性分布,其受力状态与规范计算的结果存在较大差异。由于涵洞与填土的模量不同,涵洞以上填土与两侧填土存在差异沉降,涵顶两侧墙土压力大于涵顶中部土压力,大于填土自重。数值模拟分析结果显示盖板涵土压力的分布特征与现场测试的分析结果一致,实际涵顶受力为涵顶附加摩擦力与填土自重之和;涵顶两侧墙分担了两侧填土竖向应力,涵洞侧墙水平土压力小于静止侧压力,实测平均值与铁路桥涵设计规范理论值的比值为0.53~0.87。由于地基土的不均匀沉降以及涵洞底板的挠曲变形,基底土压力呈非线性分布,跨中附近土压力产生卸荷现象。结合涵顶受力的理论研究与对包茂高速(粤境段)多个盖板涵涵顶数据的监测,提出了涵顶土压力的经验模型;该模型与涵顶上覆填土高度具有良好的线性关系,与现场实测值吻合较好。     

高填方边坡下涵洞受力变形数值模拟

针对高填方边坡下涵洞的受力变形特征尚无系统研究的现状,结合延安机场超高填方黄土边坡下涵洞工程,运用PLAXIS有限元软件对涵洞周围土压力分布特征和涵体变形规律进行研究。将研究结果与相同工况下的上埋式涵洞进行对比分析,进而得出其受力变形规律,并由此提出实际工程中所需要解决的一些问题。研究结果表明:高填方边坡下涵洞受偏压作用明显,在竖向与侧向上发生了倾斜与偏转;当边坡坡率为1∶2,填方边坡最高点距涵洞中心线水平距离为10倍洞径宽度时,边坡坡面的边界效应开始显现,涵洞受偏压作用;高填方边坡下涵洞涵顶的竖向土压力可参照依其中心线上填土高度所确定的上埋式涵洞的竖向土压力来作为其取值依据。     

六武高速公路装配式涵洞结构有限元优化分析

文章通过逐级新增单元的有限元方法,模拟六武高速公路上的装配式涵洞结构分层填土施工过程;通过多方案计算,分析涵洞底板厚度、底板外伸长度以及垫层弹性模茸等因素对装配式涵涧结构内力和应力的影响,得到装配式涵洞结构的优化型式.分析结果表明,有限元施工模拟计算地基、涵洞及填土这一联合体,能较好地反映三者的相互作用和变形协调关系,较客观地揭示涵洞结构内力和涵洞土压力分布规律.     

高填方大直径钢波纹管涵洞力学特性

为研究高填方大直径钢波纹管的力学特性,选取萍洪高速AK0+485处钢波纹管涵洞作为研究对象,通过现场测试以及数值模拟提取管体上部不同填土高度情况下管体的应变、土压力以及管体的横向和竖向变形.通过对数据进行处理分析得出测试数值与模拟数值变化趋势基本一致,管中环向应变以及管顶轴向应变分别大于其他部位的应变.管顶土压力较小,管体下45°位置的土压力较大,主要是由于大直径钢波纹管的柔性以及混凝土支撑的限制作用导致.而对于无混凝土支撑情况下的数值模拟显示,无混凝土支撑可减小应力集中现象以及大部分测点位置的土压力.     

采用预应力高强度混凝土管桩法处理吹填土地基的加固效果

以杭州湾地区余姚市陶家路交通桥工程场地吹填土地基为对象，通过原址上的堆载静压试验分析吹填土地基的沉降变形特性，采用有限元数值模拟方法模拟吹填土地基在附加应力作用下的沉降变化特征，并评价采用预应力高强度混凝土（PHC）桩法处理沉降速率较高的吹填土地基的加固效果.结果表明，采用PHC桩法处理吹填土地基的加固效果显著.
     

高填方涵洞地基承载力与稳定性及确定方法

为探明高填方涵洞地基承载力与稳定性,提出填土-涵洞-地基共同作用下的地基承载力确定方法,通过现场试验分析涵洞基底土压力随填土高度的变化规律,揭示传统涵洞地基承载力确定方法的不足,利用有限元软件研究不同地基土质下高填方涵洞受力特点和地基应力与变形特性,确定高填方涵洞地基的破坏模式,建立地基工后沉降20 cm为控制指标的地基承载力确定方法,将不同填高、地基土质下的基底压力与规范公式计算值及沉降控制值进行对比,验证此方法的可靠性。研究结果表明:传统涵洞地基承载力确定方法低估了高填方涵洞的地基承载力;涵洞和一般路堤的不均匀沉降导致涵顶应力集中,造成跳车现象;涵洞基底压力大于一般路堤,地基土强度越高,涵洞基底压力与一般路堤压力的比值越大;在一般土质与较好土质下,涵洞地基的稳定性要高于一般路堤断面的稳定性,地基土的破坏形式为典型的局部剪切破坏形式;按地基工后沉降20 cm控制地基承载力符合实际情况,规范公式偏于保守。     

沅水大桥高桩承台钢吊箱围堰预制混凝土底板受力分析

通过对钢吊箱围堰的钢筋混凝土底模板的施工过程进行数值模拟,分析了混凝土底模板在自重荷载、安装钢围堰和施工封底混凝土3个施工步情况下其上应力和变形分布规律.高桩承台施工中采用钢吊箱围堰,利用钢筋混凝土底模板代替钢模板,对预制混凝土底模板的厚度和承受不同荷载之后的内力和变形分布规律进行分析,并进行了几何尺寸优化.分析中考虑板的自重,将钢吊箱重量作为分布荷载施加于板边预定位置,并在围堰内部预制板上施加封底混凝土重力荷载.分析结果表明:在自重荷载、钢围堰荷载和封底混凝土荷载作用下板中的应力和变形分布不均匀,板的厚度对板中的应力和变形影响显著.对于不等厚度底模板,其应力和变形亦能满足工程需要.依据应力分布特征对模板内部桩孔周围部分应力和变形的较大部位加厚,将传统等厚度模板变成不等厚度模板,既保证了施工过程的安全性,又减轻了结构自重,取得了较好经济效益,可为类似工程所借鉴.     

涵土沉降特征对涵洞外界面受力的影响

通过现场监测涵洞与周围填土的沉降、涵洞外界面受力,研究了涵土沉降特征及其对涵洞外界面受力的影响.结果表明:涵土差异沉降引起盖板涵顶中部和两侧墙顶土压力集中作用,在填土期间变化过程不同,涵顶土压力约为填土自重的1.4~3.0倍;涵土差异沉降使得涵顶对涵顶以上两侧土体竖向力的分担,涵侧竖向受力小于填土自重,涵洞侧墙受力远小于静止侧压力;受地基差异影响,涵洞沿横断面沉降不均,涵土之间发生被动土压力作用,引起涵洞两侧墙土压力和基底压力的非对称状态,以及基底压力骤然减小现象.     

水电站充水保压蜗壳仿真分析的影响因素

基于接触非线性理论,考虑钢蜗壳与外围混凝土的接触滑移,采用仿真算法对充水保压蜗壳进行了三维仿真分析和平面轴对称仿真分析．研究了机墩和设备质量及平面轴对称简化模型对蜗壳打压后的变形、蜗壳与混凝土的间隙及其应力的影响．计算结果表明：机墩及设备质量对钢蜗壳的应力影响较小,但对钢蜗壳号外围混凝土的间隙和外围混凝土的应力影响较大,三维仿真模型应该考虑机墩及设备的质量;平面轴对称仿真模型虽未考虑闷头在仿真分析中的作用,但能反映钢蜗壳和外围混凝土的变形特征与受力特性,可以在初步设计时采用．     

基于AGA-BP系统的涵洞结构应力预测研究

为了解决神经网络过训练和经验公式确定网络结构盲目性的问题,更好地实现对高填土涵洞结构应力预测研究,结合遗传算法和BP网络两种智能方法各自优点开发出自适应遗传算法-神经网络(AGA-BP)系统.该系统引进自适应交叉、变异概率公式,改进传统的交叉、变异遗传操作,提高局部搜索能力;同时将BP网络累积预测误差标准差作为自适应遗传算法的适应度函数,并作为遗传终止的判定准则之一.以模型试验数据为样本,通过AGA-BP系统和经验公式两种方法确定网络结构,实现对涵洞应力的预测.预测结果对比验证了AGA-BP系统在高填土涵洞应力预测研究中的可行性及优越性.     

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,本文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EPS板耦合四种减载优化设计方案,并使用有限元软件ABAQUS分析四种方案的受力变形情况及可行性。结果表明：四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。     

装配式涵洞的有限元分析

通过对装配式涵洞的有限元分析,得出涵洞在不同填土高度、不同汽车荷载等级作用下的最大内力,以及每延米主筋配筋面积;并与其它形式的涵洞进行比较,总结出一些装配式涵洞的设计、计算特征,以供参考.     

装配式涵洞的有限元模型分析与比较

通过对装配式涵洞的建模与有限元分析,得出涵洞在不同填土高度、不同汽车荷载等级作用下的最大内力单元,以及每延米主筋配筋面积,并与其它形式的涵洞进行比较,总结出一些装配式涵洞的设计方法和计算特征,以确保结构设计的合理性。     

涵洞、通道上的沥青混凝土路面结构

针对涵洞、通道上沥青混凝土路面的病害现象，应用数值和实验方法，详细地研究了其结构性能。当填土高度大于1．0m后，构造物对路面的影响可以不计。增加面层和基层的厚度以及提高基层的模量，可以降低面层的拉应力。将填土材料用基层材料置换，可以大大改善路面的结构性能。     

钢与高强混凝土组合梁变形性能试验研究

通过钢与高强混凝土组合梁的试验研究 ,得到其荷载 挠度曲线 ,分析其变形性能·在荷载作用下 ,钢梁与混凝土板交接面处出现相对滑移 ,导致组合梁的承载力降低 ,刚度变小 ,变形加大 ,考虑交接面相对滑移对钢与高强混凝土组合梁的变形影响 ,利用弹性分析理论建立了钢与高强混凝土组合梁的变形微分方程 ,得到了跨中集中荷载、均布荷载及对称集中荷载作用下的钢与高强混凝土组合梁的变形计算公式 ,计算结果与试验结果对比 ,二者吻合良好     

减载条件下高填方涵洞垂直土压力研究

针对现有理论方法没有考虑涵侧的外土柱体所受附加压力对涵顶垂直土压力的影响的问题,根据涵洞和填土实际受力状态,改进现有的涵顶垂直土压力计算理论方法,推导出涵洞垂直土压力计算式.将改进理论方法的计算结果、数值模拟和现有的试验结果进行对比,验证了改进理论方法的正确性.研究结果表明:涵顶铺设柔性填料能明显减小涵顶垂直土压力,涵顶土压力集中系数随填土高度、涵顶和涵侧填土变形模量、柔性填料厚度的增大呈非线性减小,随柔性填料变形模量的增大呈非线性增加,但最终均趋于稳定.     

钢—混凝土组合梁的分析方法

本文对钢—混凝土组合梁在长期荷载作用下的内力和变形的计算方法进行了分析。文中采用按龄期调整的有效模量法并结合有限单元步进法来计算钢—混凝土组合截面的应力和变形,从而将混凝土的收缩徐变等非弹性时效问题转化为相应的弹性计算问题。文末以一组合框架为例,对其在持续荷载作用下的结构内力重分布及截面应力重分布等长期行为进行了分析讨论。     

高填方涵洞顶垂直土压力影响因素分析

分析了涵侧填土压实程度和回填卵石对涵顶垂直土压力的影响,并通过建立高填方盖板涵有限元模型,采用整体分析方法,取涵洞结构和周围土体为研究对象对涵洞进行应力分析,结果表明,涵侧填土压实程度影响涵顶垂直土压力大小,较好的涵侧填土压实效果能有效地降低涵洞顶的垂直土压力;在涵侧回填卵石,回填厚度在1/2涵高左右,可以有效地减小涵顶附加土压力。     

高填方大直径钢波纹管涵减荷试验

为了研究在钢波纹管涵顶铺设聚苯乙烯泡沫(EPS)板减小涵顶土压力及其调整土压力分布效果,依托四川广巴(广元—巴中)高速公路连接线项目路基工程,对其高填方大直径钢波纹管涵开展现场试验。在设计填方最高处的路堤下沿管涵纵向选取4个特征断面,其中1个为不减荷断面,另3个为涵顶平铺不同厚度EPS板的减荷断面,并对每个断面的特征点位进行应力应变测试,研究钢波纹管涵在减荷与否2种情况下的受力与变形随填土高度的变化规律和EPS板的减荷效果。研究结果表明:在未减荷断面,填土高度在约10m之前的垂直土压力大于土柱压力、约10m后小于土柱压力,最终的垂直土压力系数为0.9左右;在减荷断面,填土高度在约5m之前垂直土压力大于土柱压力、约5m之后小于土柱压力,最终的垂直土压力系数为0.46~0.47;钢波纹管涵两侧填土时,管涵变形表现为横向收敛、竖向拱起,随着填土高度的增加,其变形逐步调整,最终表现为横向挤胀、竖向收敛,且未减荷断面的竖向收敛略大于减荷断面,最终的收敛变形率均在1.0%~2.0%之间;在减荷与否2种情况下,钢波纹管涵顶垂直土压力随着填土高度的增加而增大,但增幅均逐渐减小;未减荷的钢波纹管随着填土高度的增加逐渐表现出柔性管的受力特性,而具有调节土压力的能力;在钢波纹管涵顶平铺柔性材料EPS板具有显著的减荷效果和调节土压力分布的作用;钢波纹管涵顶垂直土压力是影响其最终收敛变形的一个关键因素。