不同管径的钢波纹管涵洞预拱度设置的研究

摘要

公路工程中目前投入使用的钢波纹管涵洞常存在预拱度设置不足或设置过大的问题，项目完工后涵洞洞身出现过大的下凹变形或过大上凸变形，导致涵洞过水不畅或发生积水现象，严重影响其路用性能。随着公路等级和质量逐步提高，越来越多的在公路路基中使用波纹管涵洞结构，采用薄壳波纹状钢不仅仅减少了钢的用量，而且若发生地基变形时波纹钢管能很好的适应，解决了许多因为地基变形导致的路基和涵洞的破坏问题，在工程领域具有十分广阔的应用前景。本文是通过对江西省万宜高速公路上钢波纹管涵洞的现场试验，基于丰富的现场试验结果和工程实际，结合对国内和国外对波纹管涵洞预拱度设置的研究，进行合理的有限元模拟计算，针对道路工程中波纹管涵洞预拱度设置的问题进行计算分析，采用现场工程实验与有限元数值模拟相结合的方式，发挥模拟计算的优势，对钢波纹管涵洞预拱度设置的规律进行总结。
　　在现场试验完成后将其结果与有限元模拟分析所得结果进行对比分析，确保计算模型得出的结论与现场试验总结的规律相符合。通过现场试验以及有限元数值计算可知:在一定范围内，波纹管涵洞上部填土高度、波纹形状等条件一定的情况下，预拱度随着涵管直径的逐渐增大而减小;当涵管上部填土高度发生变化，而其它条件不变的情况下，预拱度随涵管上部填土高度的增加而增大;当波纹发生变化时，随着波长和波高的增大预拱度设置值将逐渐减小。经过模拟计算分析得到，涵管上部填土高度是影响其预拱度设置的最主要因素，显著大于涵管直径以及波纹形状对预拱度的影响。
　　本文主要研究钢波纹管直径变化对其预拱度设置的规律，从涵管直径的角度阐述钢波纹管涵洞预拱度的设置，解决预拱度设置不合理而影响涵洞正常使用的问题，在实际施工过程中起到参考作用。

目录

摘要

1 绪论

1．1 选题依据

1．2 本项目依托工程

1．3 研究意义

1．4 国内外研究现状

1．4．1 国外研究现状

1．4．2 国内研究现状

1．5 本文主要研究内容

2 有限元模型

2．1 概述

2．2 建立钢波纹管涵洞有限元模型

2．2．1 单元类型和材料类型的选取

2．2．2 创建几何模型

2．2．3 网格划分、荷载和边界条件

2．3 钢波纹管涵洞在有限元模拟计算中的等效问题

2．4 有限元模型中钢波纹管底部土体厚度的确定

3 实测数据与模拟结果对比分析

3．1 现场试验仪器及方法

3．2 实测数据

3．3 现场试验与室内模拟对比分析

4 管径对钢波纹管涵洞预拱度设置影响的研究

4．1 概述

4．2 有限元模拟计算研究

4．3 小结

5 主要结论及展望

5．1 主要结论

5．2 进一步研究的建议

参考文献

致谢

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