高填方路堤下钢波纹管涵受力与变形特征离心模型试验
发布时间：2021-12-21 20:04
为探明高填方路堤下钢波纹管涵结构的受力性状与变形规律,采用离心模型试验的方法,研究了不同路堤填筑高度、与路堤主线夹角及涵管直径对钢波纹管涵轴向、环向受力及变形特征的影响。研究结果表明:在钢波纹管涵涵顶、涵侧及涵底不同测点位置处,波峰（或波谷）的轴向应力与环向应力呈拉、压相反的变化规律,波峰的轴向应力（或环向应力）和波谷的轴向应力（或环向应力）亦呈拉、压相反的变化规律,原型工况下钢波纹管涵的最大拉、压应力分别为59.85 MPa和-59.06 MPa,涵管尚处于弹性受力阶段,满足设计使用要求;钢波纹管涵各测点的轴向、环向应力均随其与路堤主线夹角的增大呈缓慢增大的趋势,夹角从30°增大到90°时,最大拉、压应力分别增长了25.90%和30.57%;涵管直径的变化对钢波纹管涵各测点应力影响非常明显,当涵管直径由3.0 m增大到4.4 m时,最大拉、压应力分别增长了55.05%和63.49%;各测点应力随路堤填筑高度的增加呈线性变化趋势,当路堤填筑高度由14 m增加到16,20 m时,钢波纹管涵各测点最大拉应力分别是原型工况下的1.21倍、1.40倍,最大压应力分别是原型工况下的1.08倍、1...
【文章来源】：公路交通科技. 2020,37(10)北大核心CSCD
【文章页数】：9 页
【部分图文】：
应变片的粘贴与防护处理
通过对工况1模拟里程桩号K2+510.5路段原型工况下的离心模型试验结果整理可知,当离心加速度达到40g后,钢波纹管涵受力特性随时间变化曲线如图6～图7所示。可以看出,在原型路堤填筑高度为14 m时,钢波纹管涵各测点轴向、环向应力随时间增加大致呈线性增加的趋势,增大趋势逐渐变缓。涵顶、涵侧及涵底不同位置处变化规律基本一致,同一位置处波峰和波谷的轴向应力(或环向应力)呈拉、压相反的变化规律,波峰(或波谷)的轴向应力与环向应力亦呈拉、压相反的变化规律。图7 路肩处各测点轴向、环向应力随时间变化曲线
图6 路堤中部各测点轴向、环向应力随时间变化曲线由表3可知,路堤中部钢波纹管涵的轴向和环向最大拉应力、拉应变分别为45.51 MPa,216.71 με(涵底波峰)和59.85 MPa,285.00 με(涵底波谷);轴向和环向最大压应力、压应变分别为-45.97 MPa,-218.90 με(涵底波谷)和-59.06 MPa,-281.24 με(涵底波峰)。由于路肩处的路堤填筑高度较小,路肩处的最大环向拉、压应力应变小于路堤中部的环向拉、压应力应变,拉、压应力应变最大值分别为51.85 MPa,246.90 με和-52.16 MPa,-248.38 με;路肩处的最大轴向拉、压应力应变值比路堤中部对应值略大,分别为57.26 MPa,272.67 με 和-52.82 MPa,-251.52 με,分布位置与路堤中部一致,表明纵波的存在可以使上覆荷载分布更加均匀。钢波纹管涵拉、压应力大小相当,波峰波谷应力相互协调,共同承担上覆荷载,能充分发挥钢材的力学性能。且涵管各测点的应力远远小于钢材的屈服强度235 MPa,因此原型钢波纹管涵结构满足设计使用要求。
【参考文献】：
期刊论文
[1]高填方钢波纹管涵垂直土压力计算[J]. 魏瑞,曹周阳,顾安全,谢永利. 交通运输工程学报. 2018(03)
[2]高填方大直径钢波纹管涵减荷试验[J]. 魏瑞,曹周阳,顾安全. 长安大学学报(自然科学版). 2018(03)
[3]高填方钢波纹管涵变形计算及涵土相对刚度系数研究[J]. 魏瑞,曹周阳,顾安全. 公路交通科技. 2018(04)
[4]公路建设钢波纹管涵设计与施工关键技术分析[J]. 赵国虎,齐宏学,王志宏. 公路. 2017(08)
[5]大直径钢波纹管涵在多雨山区公路的应用[J]. 张东山,王宪国. 筑路机械与施工机械化. 2016(10)
[6]高填方大直径钢波纹管涵洞力学特性[J]. 褚夫蛟,曾水生,方文富,王培森. 东北大学学报(自然科学版). 2016(09)
[7]管拱型钢波纹管涵洞有限元计算分析[J]. 李祝龙,曹彪,梁养辉,姜涛,郭力源. 重庆交通大学学报(自然科学版). 2016(04)
[8]钢波纹管涵洞受力与变形特性模拟试验研究[J]. 冯忠居,乌延玲,贾彦武,熊山铭,王彦志. 岩土工程学报. 2013(01)
[9]钢波纹管涵洞受力与变形特性现场试验分析[J]. 乌延玲,冯忠居,王彦志,贾彦武,熊山铭. 西安建筑科技大学学报(自然科学版). 2011(04)
[10]青藏线金属波纹管涵洞室内试验研究[J]. 潘春风,季文玉. 铁道建筑. 2006(08)
博士论文
[1]公路钢波纹管涵洞设计与施工技术研究[D]. 李祝龙.长安大学 2006
硕士论文
[1]斜交低填大孔径钢波纹管涵内壁应变规律研究[D]. 刘云春.西安工业大学 2017
[2]斜交低填大孔径钢波纹管涵土压力分析[D]. 窦艳宁.西安工业大学 2017
[3]高填土大跨径钢波纹管涵的力学性能与设计方法研究[D]. 廖鑫.湖南大学 2014
[4]钢波纹管涵洞受力和变形特性离心模型试验研究[D]. 李斌.长安大学 2014
[5]高填方路堤下钢波纹管涵洞受力与变形特性研究[D]. 刘刚.长安大学 2012
本文编号：3545094
【文章来源】：公路交通科技. 2020,37(10)北大核心CSCD
【文章页数】：9 页
【部分图文】：
应变片的粘贴与防护处理
通过对工况1模拟里程桩号K2+510.5路段原型工况下的离心模型试验结果整理可知,当离心加速度达到40g后,钢波纹管涵受力特性随时间变化曲线如图6～图7所示。可以看出,在原型路堤填筑高度为14 m时,钢波纹管涵各测点轴向、环向应力随时间增加大致呈线性增加的趋势,增大趋势逐渐变缓。涵顶、涵侧及涵底不同位置处变化规律基本一致,同一位置处波峰和波谷的轴向应力(或环向应力)呈拉、压相反的变化规律,波峰(或波谷)的轴向应力与环向应力亦呈拉、压相反的变化规律。图7 路肩处各测点轴向、环向应力随时间变化曲线
图6 路堤中部各测点轴向、环向应力随时间变化曲线由表3可知,路堤中部钢波纹管涵的轴向和环向最大拉应力、拉应变分别为45.51 MPa,216.71 με(涵底波峰)和59.85 MPa,285.00 με(涵底波谷);轴向和环向最大压应力、压应变分别为-45.97 MPa,-218.90 με(涵底波谷)和-59.06 MPa,-281.24 με(涵底波峰)。由于路肩处的路堤填筑高度较小,路肩处的最大环向拉、压应力应变小于路堤中部的环向拉、压应力应变,拉、压应力应变最大值分别为51.85 MPa,246.90 με和-52.16 MPa,-248.38 με;路肩处的最大轴向拉、压应力应变值比路堤中部对应值略大,分别为57.26 MPa,272.67 με 和-52.82 MPa,-251.52 με,分布位置与路堤中部一致,表明纵波的存在可以使上覆荷载分布更加均匀。钢波纹管涵拉、压应力大小相当,波峰波谷应力相互协调,共同承担上覆荷载,能充分发挥钢材的力学性能。且涵管各测点的应力远远小于钢材的屈服强度235 MPa,因此原型钢波纹管涵结构满足设计使用要求。
【参考文献】：
期刊论文
[1]高填方钢波纹管涵垂直土压力计算[J]. 魏瑞,曹周阳,顾安全,谢永利. 交通运输工程学报. 2018(03)
[2]高填方大直径钢波纹管涵减荷试验[J]. 魏瑞,曹周阳,顾安全. 长安大学学报(自然科学版). 2018(03)
[3]高填方钢波纹管涵变形计算及涵土相对刚度系数研究[J]. 魏瑞,曹周阳,顾安全. 公路交通科技. 2018(04)
[4]公路建设钢波纹管涵设计与施工关键技术分析[J]. 赵国虎,齐宏学,王志宏. 公路. 2017(08)
[5]大直径钢波纹管涵在多雨山区公路的应用[J]. 张东山,王宪国. 筑路机械与施工机械化. 2016(10)
[6]高填方大直径钢波纹管涵洞力学特性[J]. 褚夫蛟,曾水生,方文富,王培森. 东北大学学报(自然科学版). 2016(09)
[7]管拱型钢波纹管涵洞有限元计算分析[J]. 李祝龙,曹彪,梁养辉,姜涛,郭力源. 重庆交通大学学报(自然科学版). 2016(04)
[8]钢波纹管涵洞受力与变形特性模拟试验研究[J]. 冯忠居,乌延玲,贾彦武,熊山铭,王彦志. 岩土工程学报. 2013(01)
[9]钢波纹管涵洞受力与变形特性现场试验分析[J]. 乌延玲,冯忠居,王彦志,贾彦武,熊山铭. 西安建筑科技大学学报(自然科学版). 2011(04)
[10]青藏线金属波纹管涵洞室内试验研究[J]. 潘春风,季文玉. 铁道建筑. 2006(08)
博士论文
[1]公路钢波纹管涵洞设计与施工技术研究[D]. 李祝龙.长安大学 2006
硕士论文
[1]斜交低填大孔径钢波纹管涵内壁应变规律研究[D]. 刘云春.西安工业大学 2017
[2]斜交低填大孔径钢波纹管涵土压力分析[D]. 窦艳宁.西安工业大学 2017
[3]高填土大跨径钢波纹管涵的力学性能与设计方法研究[D]. 廖鑫.湖南大学 2014
[4]钢波纹管涵洞受力和变形特性离心模型试验研究[D]. 李斌.长安大学 2014
[5]高填方路堤下钢波纹管涵洞受力与变形特性研究[D]. 刘刚.长安大学 2012
本文编号：3545094
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