高路堤大管径钢波纹管变形特性研究

为研究高路堤大管径钢波纹管的变形特性,采用环向抗弯刚度等效的方法,运用有限元软件ABAQUS模拟不同填土高度下不同管径钢波纹管的整体变形情况。结果表明:钢波纹管各横断面变形量随着断面与管口距离增大先呈线性增大变化,管径越大,变化速率越大,最后趋近于水平变化,水平变化段起始位置大致位于路肩处;当填土高度一定时,钢波纹管最大竖向变形量和最大水平向变形量受整体变形的影响而增大的部分约为6%,不会随着管径的增大而产生明显的变化。当管径一定时,钢波纹管最大竖向和最大水平向变形量与填土高度成正比例关系,钢波纹管最大竖向变形量和最大水平向变形量受整体变形的影响随着填土高度的增加而增大。     

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。     

不同填土高度下壁厚对钢波纹管力学性状影响

通过建立模拟施工条件的数值计算模型,研究不同填土高度下壁厚对钢波纹管变形和力学性能的影响.研究结果表明:填土高度小于8m时,壁厚对钢波纹管管中处竖向变形量影响较小,壁厚超过4mm,每增加1mm变形减小低于0.3%;填土高度大于8m后,随着壁厚的增加,钢波纹管管中处竖向变形量线性减小,但减幅较小.     

片石挡墙支护煤矸石路堤现场试验研究

为研究煤矸石路堤的结构特性,对湖南省安化—邵阳高速公路K127+700 km和K127+720 km 2个断面的煤矸石填筑路堤进行现场试验,测试路堤沉降、侧向变形、竖向土压力、水平土压力和基底不同方向土压力的分布规律。研究结果表明:煤矸石路堤在靠近挡墙处沉降较小,远离挡墙的位置沉降量逐渐增大;靠近挡墙的侧向位移的最大值发生在煤矸石路堤填土厚度较小处;2个试验断面的最大水平土压力均出现在煤矸石路堤和黏土路基的交界面处;在施工过程中,挡墙内侧基底土体存在应力主轴偏转现象;在施工结束后,煤矸石路堤与黏土地基交界面位置处挡墙内侧煤矸石的土压力从大至小依次为水平土压力、竖向土压力和45°方向土压力。     

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.     

软弱地基上高填方路堤沉降观测及数值分析

为研究软弱地基上高填方路堤沉降规律,依托某高填方路堤填筑的工程实际,现场测试原地表沉降量、分层沉降量和地表水平位移,并利用有限元软件分析不同填筑高度对地基变形的影响.结果表明:在路堤填土完成后,路堤中心沉降量为44.6cm,路肩处为32.5cm;填土完成后6个月,路堤沉降趋于稳定,沉降分别为59.5cm和47.8cm;工后沉降占沉降的比例分别为25%和32%.路堤填筑过程中,地基软弱土体向外挤出,最大位移发生在地表以下2～4m处,为22.4cm.数值计算结果和实测结果数值上有所差异,但规律一致且差别不大.     

城市主干道软基处理的现场监测数据分析

采用中间为袋装砂井,两边为粉喷桩的联合处理方式处理试验路段,通过在软基内埋设测斜管、沉降盘、孔压计和压力盒等,对路基沉降、侧向变形、孔压以及桩土应力比进行监测.结果表明,袋装砂井处理的路中部分沉降较大,而粉喷桩处理的路肩部分沉降较小,其中后者沉降约为前者的1/40;路堤填土达设计标高后,路中沉降大约还需5个月才能基本稳定,而粉喷桩处理的路肩在填土结束后沉降很快就达到稳定;交砂(袋装砂井)处的侧向位移比坡脚(粉喷桩)处的大得多,前者的最大侧移在5.5 m深度处,后者的最大侧移在地表附近;粉喷桩桩土应力比最大值约为1.80,路堤填筑完成后,应力比逐步减小,最后稳定在1.1左右.     

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3.6m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.     

水泥土搅拌桩复合地基桩土应力比的解析算法

为了分析路堤荷载作用下水泥土桩复合地基桩土应力比问题,提出改进的单元体位移模型。通过假设路堤填土的竖向位移模式和土工格栅的变形方程,分别推导路堤填土的竖向应力以及土工格栅作用于桩顶的拉应力;根据桩顶处竖向受力平衡,求得桩顶应力;通过假定地基土满足Winkler地基模型,求得桩间土应力,从而得到桩、土应力比的计算公式。通过与实测工程结果比较,证实了该公式的合理性,这对路堤下复合地基设计具有一定的参考价值。     

桩承式路堤承载特性颗粒流细观模拟

采用离散元法软件PFC2D,建立了桩承式路堤承载特性颗粒流试验模型.分析了路堤荷载下填土颗粒间接触力、应力和竖向位移等的分布规律以及桩土应力比的变化规律,并研究了桩间距、桩帽宽度、颗粒间内摩擦角和颗粒形状等因素对桩承式路堤承载特性的影响.结果表明:填土颗粒中土拱结构主要存在于桩顶1倍桩净间距高度范围内;桩帽宽度越大,桩间距越小,桩土应力比越大但土拱结构稳定性越弱;填土颗粒表面越粗糙,内摩擦角越大,桩土应力比越大且土拱结构稳定性越强;随着路堤荷载的增加,填土颗粒中土拱结构呈现出形成-破坏-再形成的变化规律.     

多年冻土地区无基波纹管涵洞融沉分析

为分析波纹管涵洞融沉下的受力机理,利用大型有限元软件对多年冻土地区采用的金属波纹管涵洞和波纹管本身进行力学性能分析,通过分析可知,金属波纹管本身具有较大的横向补偿位移的能力,波纹管涵洞对预防和彻底解决涵洞因融沉而导致的破坏较为有效。     

水平旋喷组合结构中管棚受力特点数值分析

为研究隧道预加固管棚水平旋喷桩组合结构中管棚的力学行为、管棚搭接处的受力特点,采用三维弹塑性有限元方法,对比分析在开挖过程中,管棚水平旋喷桩组合结构和超前管棚注浆结构中管棚的轴应力、剪应力、弯矩分布特点。结果表明:管棚水平旋喷桩组合结构中,钢管所受弯矩和剪应力约为超前管棚注浆结构的10%,所受轴应力约为超前管棚注浆结构的40%;钢管的受力特点与超前管棚注浆结构存在较大差异。2种结构的管棚搭接处的力学行为均较为特殊,在分析管棚水平旋喷桩组合结构中钢管的受力情况,或对超前管棚注浆结构考虑管棚搭接效应进行受力分析时,应将现有受力简化模型进行修正。     

变截面波纹钢腹板连续刚构桥拟平截面假定试验研究

设计制作了3跨单箱单室变截面波纹钢腹板连续刚构桥试验模型,结合试验和有限元数值模拟,对变截面波纹钢腹板连续刚构桥的"拟平截面假定"进行研究.结果表明:当波纹钢腹板箱梁受弯矩作用时,波纹腹板的轴向抗力可以忽略不计,弯矩基本都由顶底板共同承担;试验梁中跨3/8、1/4截面沿梁高度纵向应变分布趋势与中跨1/2截面基本一致;中跨支座截面沿梁高度纵向应变方向与中跨1/2、3/8、1/4截面相反,且顶底板应变基本相同;中跨1/2截面和中跨支座截面应变分布满足"拟平截面假定",中跨3/8、1/4截面不符合该假定,但从中跨1/4截面到1/2截面的应变分布趋于吻合该假定.     

水平井段管柱屈曲与摩阻分析

利用有限差分法和Newton迭代法 ,计算了斜直井段管柱螺旋屈曲临界力、沿螺旋段分布的管柱与井壁接触力以及后屈曲平均侧向接触力。分析了钻杆接头对水平井段钻柱屈曲临界力和弯曲应力的影响 ,提出了计算钻柱正弦屈曲临界力的新方法。结果表明 ,当轴向压力较小时 ,钻杆接头引起钻柱弯曲应力 ;当轴向压力较大时 ,接头会抑制螺旋屈曲的发生 ,降低钻柱的弯曲应力。另外 ,给出了水平井段钻柱出现反转的判别式。     

波纹钢板桥涵结构计算及其敏感性分析

将波纹钢板桥涵结构简化为单位宽度的固支圆弧梁,同时考虑波纹钢板桥涵结构和土的共同作用,首次建立了该结构的计算模型,推导了该结构位移、应力的解析解.实例计算结果表明:理论计算结果和现场实测结果相当吻合.在此基础上,编制MATLAB程序,进一步分析波纹板厚、波峰高度、波长、结构半径,土体自重、侧压力系数,以及弹性模量对结构位移、应力的影响,为该结构优化设计和施工提供了理论依据.     

高速公路复工路基土工格栅的加固补强稳定性

由于存在新老路基结合的问题,复建后路面出现了不均匀沉降,并出现了裂缝.根据路基实际情况,采用有限元分析软件midas GTS建立了路基模型,对加固后路基的应力、位移和各工况下土工格栅所承受的轴向内力进行了计算.通过计算得出,在复工路基植入土工格栅进行加固补强,在限制横向位移方面有一定的效果,但对于限制竖向沉降作用不大.当结合部位台阶高度为1.5 m时,路基边坡的横向位移及所受的剪应力均相对较小;在新旧路基填土上部增加3层格栅时,格栅所受的内力趋于稳定.     

全断面硬岩隧道掘进机隧洞钢拱架支护现场试验的力学性能及稳定性判断

以北疆供水二期KS隧洞工程为依托,通过实时监测钢拱架内外翼缘应力并分析其分布特征和变化规律,利用材料力学原理计算钢拱架轴力和弯矩,结合钢拱架稳定性判断流程分析其安全等级,研究结果表明,钢拱架整体表现为受压状态,同一测点处内侧应力普遍大于外侧应力,钢拱架应力最大值为50.88 MPa,位于边墙处。钢拱架轴力均为负值,表现为受压状态,最大值为-94.25 kN,位于边墙处。钢拱架弯矩自上而下逐步由负值变为正值,最大值为3.22 kN.m,位于拱肩处,稳定后除边墙外弯矩均为负值。通过钢拱架稳定性判断拱顶处稳定性等级为安全,拱肩、拱腰和边墙处为基本安全,施工中应加强观测,减少安全事故的发生。     

波纹钢板管涵结构的有限元分析

运用有限元方法对某一钢板管涵进行分析,得到有关应力、变形的一些结论,可为工程设计提供一定的参考.在分析中,考虑了波纹钢板的正交各向异性材料特性和地基管涵结构的耦合作用.计算结果表明,管涵结构满足强度要求,考虑地基和管涵结构的耦合作用比较合理.