小孔径波纹钢管涵洞在公路工程中的应用研究

摘要

本文主要利用ANSYS软件对波纹钢管涵洞的受力进行研究，分别对工程中常用的不同孔径、不同填土高度的波纹钢管建立力学模型。对变形和应力进行分析，并结合波纹钢管涵洞现场测试和使用情况提出了一套较为详尽的波纹钢管涵洞通用图纸，可以供设计和施工参考使用。
　　论文共分五部分，第一部分，绪论，主要介绍了波纹钢管涵洞的国内外发展和研究概况;第二部分，主要介绍绥满公路、加漠公路、哈肇公路等三条公路上涵洞的使用情况，以及三条公路所处的地理位置及气候特点，分析了涵洞破坏的原因;第三部分，是论文的核心部分，介绍了波纹钢管涵洞的常见形式及构造特点，通过对波纹钢管涵洞的现场加载试验，得到在不同工况下涵洞的应变与应力的变化规律。通过将现场试验得到的数据与有限元分析软件ANSYS力学模型计算结果相互对比，证明力学模型的适用性，进而用有限元分析软件对工程中常用的不同孔径、不同填土高度情况下波纹钢管的变形和应力进行分析;第四部分，总结波纹钢管涵洞的施工工艺，提出了可行的施工方法及应用中的注意事项;第五部分，结论，通过对波纹钢管涵洞的有限元法理论计算值和实际情况进行对比分析，说明采用柔性、高强度的波纹钢管涵洞，具有适应地基与基础变形的能力，可以解决因地基基础不均匀沉降导致的涵洞破坏问题。
　　波纹钢管涵洞由于轴向波纹的存在，使其具有优良的受力特征，可以通过轴向和切向的应变，有效地分散外荷载作用及基础冻胀的影响。对于冻土、软土、膨胀土和湿陷性黄土地区有着独特的构造优势。

目录

摘要

1 绪论

1．1 国内外的研究现状和发展趋势

1．1．1 波纹管涵洞在我国产生的历史背景

1．1．2 波纹管涵洞的国内外研究现状及发展趋势

1．2 本文的研究内容和研究方法

2 公路涵洞稳定性破坏调查与分析

2．1 调查路段公路概况

2．1．1 绥满公路概况

2．1．2 哈肇公路概况

2．1．3 加漠公路概况

2．2 涵洞使用状况调查方法与调查结果

2．2．1 绥满公路亚布力至尚志段涵洞使用状况调查

2．2．2 哈肇公路清河至香兰农场段涵洞使用状况调查

2．2．3 加漠公路塔河至新林段涵洞使用状况调查

2．3 涵洞使用状况调查结果分析

3 力学性能测试及有限元分析

3．1 波纹钢管涵洞的基本形式及类型

3．2 波纹钢管涵洞的构造特点

3．3 力学性能测试

3．3．1 试验涵洞的概况

3．3．2 试验内容

3．3．3 测试结果分析

3．4 有限元分析

3．4．1 有限元模型建立的前提条件

3．4．2 有限元模型的建立

3．4．3 误差原因分析

3．5 填土高度对波纹钢管涵的影响

3．6 汽车荷载对波纹钢管涵的影响

3．7 本章小结

4 波纹钢管涵洞的施工工艺

4．1 波纹钢管的运输及拼装

4．2 波纹钢管涵洞的施工工艺及注意事项

4．2．1 波纹钢管涵洞的施工工艺

4．2．2 应用波纹钢管涵洞的注意事项

4．2．3 波纹钢管涵洞与钢筋混凝土涵洞的经济比较

4．2．4 关于标准图的说明

5 结论

参考文献

附录

攻读学位期间发表的学术论文

致谢

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