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低填方钢波纹管涵洞受力变形特性及垂直土压力计算

2022-09-21吴冠庆岳夏冰阴增亮

东北大学学报(自然科学版) 2022年9期

吴冠庆, 魏 进, 岳夏冰, 阴增亮

(长安大学 公路学院, 陕西 西安 710064)

钢材具有抗拉、抗压、质量轻、延性强、抗剪性能优越等特点,波纹钢板作为一种具有空间薄壳柔性结构,正逐渐被应用于公路桥涵的施工中[1].由于钢质波纹管是一种柔性管材,能更好地应对地基的不均匀沉降现象,减少涵洞不均匀沉降引起的桥头跳车、路面开裂等病害[2].在我国的公路建设中,钢波纹管涵因其施工速度快、工期短、适应变形能力强及造价低廉等优点被广泛应用在填方路段[3].

对钢波纹管涵洞受力变形特性进行了研究,文献[4-6]通过现场试验及有限元分析土-结构模型.Kang等[7]提出钢波纹管属于半柔性钢管,管弹簧模型确定管涵的极限承载力.Sargand等[8]对现场6座低填方钢波纹管涵洞安装测量仪器及静载试验,结果表明低填方钢波纹管荷载评价方法偏于保守.Yeau等[9]通过现场试验研究了俄亥俄州39座公路波纹钢板的管涵性能,可知管涵尺寸、回填土高度及弹性模量是影响波纹钢板受力性能的主要因素.Liu等[10-11]对施工过程中关键部位的受力与变形进行了测试,建立有限元模型,模拟了钢波纹管在填土过程中的受力行为,得出波纹管曲率范围内的应力发展规律.Zhou等[12]采用ANSYS软件对波纹钢管与土体的相互作用进行了数值模拟与现场试验对比,发现计算结果的相对误差较小.褚夫蛟等[13]通过现场测试及数值模拟研究了上部不同填土高度下钢波纹管涵洞的力学特性.

管涵……

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