沟埋式公路钢波纹管涵洞受力及变形特性研究

发布时间：2020-04-10 09:12

【摘要】：钢波纹管涵具有施工便捷、建造速度快、抗腐能力强、建造成本低等优点,作为变形和受力良好的结构体,可解决传统钢筋混凝土涵洞使用时混凝土板开裂、基础沉降等问题,具有良好的应用前景。然而钢波纹管涵波纹的存在,使其在受力分布相对复杂,准确地掌握波纹管力学性质表现及管顶土压力分布规律,将为公路钢波纹管涵设计提供理论依据。本文以延安北过境线改扩建工程中的钢波纹管涵为依托,基于现场试验、理论分析、有限元计算三个方面,对钢波纹管涵身应变、截面变形及土压力进行深入系统的研究,主要成果如下:(1)通过现场试验,分析了钢波纹管涵在分层填土施工过程中的力学性态表现,得到了钢波纹管管涵的波峰、波侧、波谷处的应变随分层填土施工的规律;波纹管截面水平向和横向变形规律;钢波纹管涵周围土压力分布规律;试验分析结果可为钢波纹管涵施工设计提供重要的参考价值。(2)基于分层分析法,分析了土体在沟槽摩擦作用下发生主应力偏转形成的小主应力拱,得到了考虑土拱效应影响的侧向土压力系数,推导了涵顶(矩形沟槽、梯形沟槽)垂直土压力计算公式,计算结果与试验数据较为吻合;分析了沟槽宽度、内摩擦角、填土高度等参数对管涵顶部垂直土压力的影响,得到了随参数改变的管涵顶部垂直土压力系数规律,为钢波纹管涵管顶垂直土压力计算提供了参考。(3)利用有限元计算,建立了沟埋式公路钢波纹管涵洞有限元计算模型,并将有限元计算结果与实测结果进行对比验证,系统的分析了地基土体弹性模量、上覆填土高度、钢波纹管涵波形参数改变,对波纹管涵截面变形及管顶土压力的影响。得到了参数改变时管涵截面竖向和水平向变形及管涵顶部垂直土压力变化规律,探究了地基土体性质、填筑高度、波纹参数对钢波纹管涵受力变形的影响。
【图文】：

还涉及到涵洞的后期正常运营等问题[38][39]。采用现场试验，探究钢波纹管在分层填土荷载作用下的应变、变形及土压力规律，更能够反映出其真实变化，，对进一步掌握涵洞破坏机理有着重要作用。2.2 钢波纹管涵现场施工2.2.1 依托工程概况本章依托工程 G341 延安北过境线改扩建项目，项目位于延安市市区北部，路线起于延安市宝塔区碾庄沟口，向西顺碾庄沟口而上，路线全长 15.497 公里，钢波纹管涵洞位于桩号 K12+026 处，涵洞直径为 4m，波纹参数 200×55×4mm（波长×波高×厚度），与路基中线斜交角度 70°，涵洞设计水流速为 7m/s，两处进出水口洞型均为八字墙。涵洞基础压实度大于 96％，两侧及顶部填土压实度不小于 96％，且涵洞两侧填土高度差不超过 30cm。基础及管涵两侧均采用 10%灰土回填，楔形部位采用人工捣实及小机械夯实，钢波纹管拼装如图 2.1

楔形部位采用人工捣实及小机械夯实，钢波纹管拼装如图 2.1图 2.1 现场钢波纹管现场拼装示意图2.2.2 基础施工基础作为钢波纹管涵最直接的支撑，应为其提供均匀的支撑力，所以基础施工时应首先除去下部软弱层，换填一定级配的天然砂砾，使钢波纹管底部填料均质，其中最大
【学位授予单位】：长安大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：U449.83

【参考文献】

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本文编号：2622042