高填方的覆土波纹钢板圆管涵力学性能试验研究

摘要

波纹钢板桥涵相比较混凝土桥涵具有施工速度快、更加经济的优点，近年来在国内应用广泛，但是国内对于该类结构的研究工作却未跟上发展的需要，没有制定出适合我国的设计施工规范，设计和施工时需要参考国外的规范，带来不便，因此对该类结构力学性能的研究具有重要意义。
　　本文针对高填方的波纹钢板圆管涵，通过现场试验和有限元模拟方法来研究其力学性能。现场监测了跨径为2.5m（管顶填土高度18.6m）和4m（管顶填土高度16.4m）的两道波纹钢板圆管涵施工过程，通过布置位移测点、土压力盒和应变片，得到高填方的波纹钢板圆管涵施工填土过程中结构的变形、土压力和内力的数值，分析出其随填土高度增加下的变化规律。随后建立二维有限元模型，通过数值模拟与试验值的对比，验证了试验结果的正确性和模型建立的合理性。然后针对高填方条件下的土压力计算方法，通过模型计算值和试验值的对比，建议采用非线性土压力公式进行高填方波纹钢板桥涵土压力计算。对高填方波纹钢板圆管涵的减载问题，针对实际工程，采用铺设柔性填料法，建立有限元模型，计算得出管涵上方所受的土压力值减小50％，验证了此类减载方法的有效性和合理性。

目录

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致谢

摘要

1 绪论

1．1 高填方的覆土波纹钢板桥涵概述

1．1．1 覆土波纹钢板桥涵

1．1．2 高填方涵洞

1．2 选题背景及意义

1．3 国内外研究现状

1．3．1 国外研究现状

1．3．2 国内研究现状

1．4 本文的主要内容

2 依托工程概况及试验方案

2．1 工程概况

2．2 测点布置

2．2．1 测区选择

2．2．2 应变测点布置

2．2．3 位移测点布置

2．2．4 土压力盒测点布置

2．3 施工过程与测试步骤

2．3．1 施工步骤

2．3．2 施工过程中注意事项

2．3．3 测试步骤

3 试验结果分析

3．1 变形结果分析

3．1．1 2．5m管涵变形结果分析

3．1．2 4m管涵变形结果分析

3．1．3 变形结果小结

3．2 土压力结果分析

3．2．1 2．5m管涵施工过程土压力结果分析

3．2．2 4m管涵施工过程土压力结果分析

3．2．3 土压力结果小结

3．3 应力结果分析

3．3．1 2．5m管涵施工过程应力结果分析

3．3．2 4m管涵施工过程应力结果分析

3．3．3 应力结果小结

3．4 本章小结

4 有限元数值分析

4．1 有限元模型的建立

4．1．1 单元的选择和接触的处理

4．1．2 建模过程

4．2 高填方管涵的土压力分析

4．2．1 现有土压力计算方法

4．2．2 高填方波纹钢板管涵非线性土压力计算方法

4．2．3 施工过程中土压力的对比研究

4．3 高填方管涵土压力减载问题研究

4．3．1 减载原理

4．3．2 采用铺设柔性填料层的减荷效果的研究

4．4 管涵变形和应力对比研究

4．4．1 管涵变形对比研究

4．4．2 管涵应力对比研究

4．5 本章小结

5 结论与展望

5．1 结论

5．2 展望

参考文献

作者简历

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