高填方大直径钢波纹管涵变形机制与控制技术研究

目的 研究高填方大直径钢波纹管涵变形机制与控制技术,解决其结构变形过大的问题。方法 基于管道压缩变形公式,提出在管涵两侧一定范围内填筑水泥土材料的新技术;通过室内试验确定水泥土材料中最优水泥质量分数,再基于数值模拟和现场试验分析采用新技术施工的管涵结构的受力及变形特征及其上部竖向土压力分布规律,确定最优管侧填筑范围。结果 新填筑技术能充分利用水泥土的刚度限制管涵的变形,当管涵两侧2/3管径范围内采用水泥质量分数为8%水泥土回填时,管涵的最大竖向及水平变形分别减少了35.1%和55.0%,结构最大应力也由管顶处转移至管涵上部45°附近,受力更为合理。结论 新填筑技术使管涵更好地与周围土体逐步变形协调,产生荷载重分布形成土拱效应,将管顶土压力由管中心向管边缘处转移,有效减小了钢波纹管涵结构变形和应力集中。     

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.     

地基不均匀沉降条件对大直径钢波纹管涵受力特征分析

本文结合数值模拟,采用有限元分析软件对不同地基条件下的大直径钢波纹管涵的地层受力及变形特性进行建模及计算,分析了波纹管涵的安全性及可靠性,同时也分析了管涵周边的应力分布规律,对工程具有指导意义,结合以上钢波纹管的特性,在施工中采用合理的施工工艺,保证钢波纹管涵的成品质量。     

浅谈钢波纹管涵施工技术

钢波纹涵管具有管节薄,重量轻,便于运输存放,施工工艺简单,现场安装方便,解决了北方寒冷地区对桥梁和管涵的结构破坏问题,虽然在国内起用时间不长,但因其具有组装快速,工期短、坚固耐用等优点,在高速公路的使用中越来越广泛,本文结合自己实际施工过程中的一些施工方法,对钢波纹管涵施工技术进行阐述。     

高速公路钢波纹管涵的研究及应用

实践和研究均证明利用钢波纹管结构修筑涵洞更具有优势,也更具有广阔的应用前景.总结了河南省波纹管涵应用所取得的一些设计经验,并参考了国外一些先进的设计方法,对波纹管涵设计当中参数的确定、基础的处理及防腐处理、施工方法等关键技术进行了全面、系统的论述,对波纹管涵的设计和施工具有一定的指导意义,这将对波纹管涵的推广应用起到了推动作用.     

山区公路钢波纹管涵抗滑移设计研究

山区公路存在地形起伏较大、地质情况复杂、施工工期紧等问题,而钢波纹管涵因其结构性能的优越性,能良好地适用于山岭重丘区,但在设计时往往存在涵底纵坡较大的问题,本文从钢波纹管涵的受力分析入手,根据工程实例,提出了以防滑墩的形式解决问题的方法,为山区公路钢波纹管涵的推广应用提供了借鉴。     

多孔钢波纹管涵在公路工程中的应用分析探讨

本文主要结合某高速公路项目多孔钢波纹管涵的施工安装,进行空间有限元仿真分析,依此提出合理的施工方案和控制要点,以确保结构施工过程的顺利完成与结构的安全可靠。     

重载交通下钢波纹管涵对沥青路面的变形影响

目的 探究重载交通条件下钢波纹管涵对沥青路面的变形影响,提高埋设钢波纹管涵沥青路面的寿命。方法 以计算机科学、道路工程等理论为基础,借助Midas GTS NX软件建立三维地层结构模型,对不同荷载下埋设钢波纹管涵的前、后多种工况进行模拟分析,探究荷载与钢波纹管、沥青路面不同方向变形之间的关系。结果 钢波纹管的埋设可以有效扩散土体中的应力,减少车辆荷载带给路面各结构层的沉降变形;双钢波纹管在荷载作用点处的变形较大,相邻管涵的变形较小,上半管对应力的承受程度要远大于下半管;得到了钢波纹管变形“飞鸽”模型。结论 不同荷载作用下,轴载的增大会减弱钢波纹管的应力扩散效果;笔者构建了不同荷载与路面结构层变形的关系模型,可为铺设钢波纹管涵沥青路面的病害防治提供数据支持。     

聚苯乙烯泡沫塑料减荷力学性能试验

以兰州—海石湾高速公路中的某一高填路堤涵洞工程为依托,通过室内压缩试验和蠕变试验,对不同密度的聚苯乙烯泡沫塑料(EPS)轻质材料,进行了有侧限、无侧限影响下的应力应变及蠕变性能的分析,并对不同厚度的EPS材料在工程应用中的减荷性状进行了研究。结果表明:密度较小的EPS材料不适合作为优化路堤等工程填料的替代品;有侧限影响时EPS材料达到屈服阶段的应力值较无侧限时要高;密度适中且具有一定厚度的EPS材料在工程应用中能起到良好的减荷作用。     

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。     

大直径镀锌金属波纹管在装配式接口中的运用

本文在总结常见下部结构装配式连接方式的基础上,结合工程实例,介绍了大直径镀锌金属波纹管的承插式连接方式在预制桥墩拼装施工中的应用.采用空间有限元软件,分别建立了装配式下部结构模型和现浇下部结构模型,对比了预制建造和现浇施工桥墩的位移和应力状态.结果表明,预制结构和现浇结构在不同等级垂直荷载作用下表现出相似的荷载-位移曲...     

大跨径覆土波纹钢圆管涵稳定性分析

覆土波纹钢圆管涵随跨径增大,在施工过程中,波纹管涵环向受压的土-结相互作用还未形成,可能会出现失稳情况.依据某6m管涵实体工程建立了有限元模型,计算其施工过程中的变形规律,并与实测值对比,验证了有限元模型的正确性.对比分析了不同跨径管涵屈曲荷载,选择8m跨度的圆管涵,通过有限元模型分别模拟了基底和回填土层、管涵以上大型施工机械作用对结构屈曲荷载的影响.结果表明:在基底和回填土层填料、压实度不符合要求,以及填土高度小于最小覆土厚度的情况下,在管涵上方施工机械作用,都会使结构稳定性能大大降低.可通过增加横向、斜向拉筋和底部支撑等方式来增加结构稳定性,其中增加底部支撑的效果最为显著.     

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。     

钢波纹管涵在甘肃省道208线洛门至礼县二级公路改建工程中的应用

钢波纹管涵是一种柔性结构,具有延性好、变形能力强、抗震性能好,能适应不同的复杂地形等特性,同时还具有设计简单、重量轻、安装方便快捷、施工简便等诸多优点。     

钢波纹管的力学性能分析

提出采用截面参数分析法与有限元数值模拟相结合的方法对钢波纹管受力变形进行计算分析.将截面参数分析法所得计算结果与美国ASTM规范对比,验证了截面参数分析法的有效性.根据截面参数计算结果将钢波纹管道等效为实壁管道,并在此基础上对应不同工况建立有限元数值模型,进一步研究了钢波纹管道在填土施工过程中的变形与内力特性,总结了其力学性能与填土高度、管道规格的对应关系和钢波纹管道设计中的建议管道规格.最终根据钢波纹管道施工现场工况,对管周土体竖向土压力及管道环向应变进行计算,通过与现场实测数据对比,验证了该方法模拟钢波纹管管土相互作用的有效性.研究表明所提出的钢波纹管分析方法简便准确,并能很好地再现钢波纹管道的力学特性.     

高填方路堤圆管涵破坏原因及套管加固技术

本文从设计到施工各个方面论述了高填方路堤圆管涵破坏的原因，提出套管加固技术是一种经济可行的加固措施，并对套管加固技术的施工方法进行了描述。     

Cr-Mo钢大直径封头拼接成型技术

12Cr2Mo1R（H）钢制大型封头,一般可采用拼接后整体成形或分瓣成形后组焊。由于分瓣成形后组焊,工艺复杂、效率低,制造厂更趋向采用先拼焊后成形工艺,通过热成形后进行恢复性能热处理。若性能达不到要求,则需要去除拼缝位置焊肉重新焊接。若能选择合适焊接材料和工艺,保证热成形力学性能符合工程要求,不仅制造过程简单,且可显著降低成本。通过对12Cr2Mo1R（H）钢大直径封头采用埋弧焊方法拼接,封头在热成形后,经正火＋回火恢复材料性能热处理和焊后退火处理,焊缝金属力学性能和抗回火脆化性能均能满足工程要求。     

大直径钢顶管管道温度应力特性分析

为了研究钢顶管在运营状态温度作用下的内力特征,采用数值模拟的方法,依托黄浦江上游水源地连通工程,对深覆软土、长距离顶进、内径4 m钢顶管在运营状态温差作用下进行数值模拟。数值模拟结果表明,当管端约束作用较强时,管端环向应力会出现应力集中的现象;随着远离管端约束边界,环向应力集中快速衰减。纵向应力拉压应力共存,随着远离管端约束边界纵向应力变大,并且变为单一拉应力或者压应力。管道靠近约束端的环向应力和纵向应力随着温度的变化均有明显变化,远离约束端的纵向应力受温度变化影响同样明显,但是环向应力基本没有变化。刚性约束得到释放以后,整个管道的应力下降明显。     

大直径钻孔灌注桩承载力试验研究

以某大直径桩基础工程为例,进行了5根φ1 500 mm试桩的竖向与水平静载荷试验,实测得到了桩的荷载-沉降曲线、不同桩身截面的轴力、水平力-位移-时程曲线、水平力位移梯度关系、临界承载力以及地基土水平抗力系数,探讨了大直径钻孔灌注桩的竖向荷载传递机理和水平荷载承载特性.试验结果表明:大直径灌注桩承载力由桩侧阻力与桩端阻力共同承担,但表现出很强的摩擦桩特征,这与桩长过长、桩底岩层较软以及成桩方法有关;在竖向荷载作用下,桩侧阻力由上至下逐步发挥,并逐步达到相应的极限状态;单桩水平最大位移可以取10 mm,水平承载力可取900 kN.建议采用位移控制设计此类桩基.     

高填方土石混合体填料盖板涵垂直土压力计算新方法

涵洞在山区高填方高速公路中应用较为广泛,但由于涵洞上方填料组成复杂与填料—涵洞相对刚度差异大等问题引起涵顶垂直土压力集中,造成涵洞结构出现一系列病害。为探明涵顶土压力集中系数的影响因素,在室内模型试验和FLAC数值模拟的基础上,研究了涵洞顶部填料高度、盖板厚度、填料泊松比以及填料含石量对上埋式盖板涵顶部垂直土压力、侧墙水平土压力及土拱效应影响规律。结果表明：涵洞顶部填料高度、盖板厚度、填料泊松比以及填料含石量均会影响土压力集中系数值,涵顶土应力分布形式为抛物线,涵顶中心土压力集中系数值小于1,涵顶边缘土压力集中系数值大于1,涵顶与侧墙土压力呈非线性分布。将上述因素影响下的结果建立图表和方程,可用于评估同类型盖板涵的静止土压力和静弯矩设计。采用C#语言编写了《涵洞顶部竖向土压力值计算》程序,能快速准确的定位涵洞顶部垂直土压力,可为类似的高填方土石混合体填料—涵洞受力分析提供参考。