波紋鋼管涵的截面抗彎剛度小,主要借助豎向土壓力與水平土壓力的共同作用來減小截面彎矩。波紋鋼管涵橫斷面設計缺乏設計理論,不合理的橫斷面設計導致使用過程中易發(fā)生變形,因此使得波紋鋼管涵的大量推廣應用受限。結合現(xiàn)場波紋鋼管涵進行實測,管涵變形以及截面彎矩最小時的橫斷面形狀分析表明:最優(yōu)受力狀態(tài)下的波紋鋼管涵的橫斷面與豎向及水平土壓力有關;隨著管涵頂部理論上覆土厚度的增加,中心水平直徑減小;隨著側土壓力系數(shù)的增大,中心水平直徑增大。結合波紋鋼管涵所受到的豎向與水平土壓力情況,對其橫斷面形狀進行了優(yōu)化,基于最優(yōu)受力狀態(tài)得到了波紋鋼管涵的橫斷面軸線計算公式。最后給出了波紋鋼管涵實際應用建議以及設計流程。 

【文章來源】：應用力學學報. 2020年03期 北大核心

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

波紋鋼管結構失穩(wěn)及變形過大對路面的影響Fig.1Collapseforcorrugatedsteelpipeculvertandinfluenceunderlargedeformation(a)(b)

1294應用力學學報第37卷2公路波紋鋼管涵橫斷面優(yōu)化設計分析2.1現(xiàn)場試驗某公路涵洞采用圓形波紋鋼管涵，管涵內徑為1.5m，如圖2(a)所示。波紋鋼板的波距離l為75mm，板厚t為3.5mm，波高d約為25mm，波峰波谷半徑為30mm。管頂設計的上覆土厚度為2.8m，填料為粉土與粉質黏土。為了觀測現(xiàn)場填筑過程中管涵的變形，現(xiàn)場試驗時對波紋鋼管管涵的中部(即全長的二分之一處)斷面的水平直徑與豎向直徑進行了測量。圖2(b)為埋土過程中波紋鋼管的直徑實測結果，其中管涵頂部覆土厚度為負值時，表示填土未達到管涵頂部。從圖2(b)中可以看出：在填土到管涵頂部之前，填土過程中，因側部填土的側土壓力作用，導致波紋鋼管的水平直徑減小，豎向直徑增大；而填土至管涵頂部后，圖2(b)中管涵頂部覆土厚度大于0，繼續(xù)上部填土時，管涵的水平直徑增大，豎向直徑減校從管涵直徑變化趨勢來看，在管涵頂部覆土厚度為2m時，管涵的豎向直徑大于水平直徑，且管涵直徑變形并未完全穩(wěn)定。由此可見，此時如直接在上部鋪設路面，則在長期車輛荷載作用下路面易發(fā)生破損。此外，在上覆土厚度約為0.2m時，由于施工機械的作用，導致波紋鋼管涵局部發(fā)生了凹陷，如圖2(c)所示。(a)內徑為1.5m的波紋鋼管(b)波紋鋼管涵變形實測結果(c)波紋鋼管變形(corrugatedsteelpipewithinnerdiameterof1.5m)(measureddeformationforcorrugatedsteelpipe)(deformationforcorrugatedsteelpipefailure)圖2波紋鋼管涵現(xiàn)場試驗Fig.2Fieldtestforcorrugatedsteelpipeculvert(a)圓形(b)管狀曲拱形(circular)(curvedarchpipeshape)圖3不同橫斷面形狀的波紋鋼管Fig.3Corrugatedsteelpipeswi

1294應用力學學報第37卷2公路波紋鋼管涵橫斷面優(yōu)化設計分析2.1現(xiàn)場試驗某公路涵洞采用圓形波紋鋼管涵，管涵內徑為1.5m，如圖2(a)所示。波紋鋼板的波距離l為75mm，板厚t為3.5mm，波高d約為25mm，波峰波谷半徑為30mm。管頂設計的上覆土厚度為2.8m，填料為粉土與粉質黏土。為了觀測現(xiàn)場填筑過程中管涵的變形，現(xiàn)場試驗時對波紋鋼管管涵的中部(即全長的二分之一處)斷面的水平直徑與豎向直徑進行了測量。圖2(b)為埋土過程中波紋鋼管的直徑實測結果，其中管涵頂部覆土厚度為負值時，表示填土未達到管涵頂部。從圖2(b)中可以看出：在填土到管涵頂部之前，填土過程中，因側部填土的側土壓力作用，導致波紋鋼管的水平直徑減小，豎向直徑增大；而填土至管涵頂部后，圖2(b)中管涵頂部覆土厚度大于0，繼續(xù)上部填土時，管涵的水平直徑增大，豎向直徑減校從管涵直徑變化趨勢來看，在管涵頂部覆土厚度為2m時，管涵的豎向直徑大于水平直徑，且管涵直徑變形并未完全穩(wěn)定。由此可見，此時如直接在上部鋪設路面，則在長期車輛荷載作用下路面易發(fā)生破損。此外，在上覆土厚度約為0.2m時，由于施工機械的作用，導致波紋鋼管涵局部發(fā)生了凹陷，如圖2(c)所示。(a)內徑為1.5m的波紋鋼管(b)波紋鋼管涵變形實測結果(c)波紋鋼管變形(corrugatedsteelpipewithinnerdiameterof1.5m)(measureddeformationforcorrugatedsteelpipe)(deformationforcorrugatedsteelpipefailure)圖2波紋鋼管涵現(xiàn)場試驗Fig.2Fieldtestforcorrugatedsteelpipeculvert(a)圓形(b)管狀曲拱形(circular)(curvedarchpipeshape)圖3不同橫斷面形狀的波紋鋼管Fig.3Corrugatedsteelpipeswi

【參考文獻】：
期刊論文
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碩士論文
[1]波紋鋼低拱涵靜力性能研究[D]. 王彩君.長安大學 2008



本文編號：2914316