多孔大直径钢波纹管在填土荷载作用下的力学性能分析

多孔大直径钢波纹管在填土荷载作用下的力学性能分析
吕凤娇1，李华明2，何欢1，高文学1，朱旭阳1，蔡玮2，张鹏2
(1.北京工业大学建筑工程学院，北京100124；2.北京市公路桥梁建设集团有限公司，北京100068)
[摘要]钢波纹管应用于地基中能够基本上避免因地基变形导致的涵洞破坏，减小路面因地基沉降而产生的应力集中。针对背景工程中的大直径钢波纹管进行试验监测，分析钢波纹管在不同填土高度状况下的应力、应变规律，同时利用有限元分析软件进行数值模拟，对比分析不同状况下波纹管的应力、应变状况。

内容摘抄：

1工程概况
武安市西三环公路工程起点位于裕华大街，途经裕华铁厂、崇义村、上泉铁矿新峰水泥厂与309国道玉泉岭段顺接，全长14.204km。武安市营玉公路工程按一级公路双向4车道标准建设，设计时速80km,路基采用整体式断面，宽27.5m,行车道宽3.75m,中央分隔带宽2m。全线采用沥青混凝土路面面层。该工程共有17道波纹管，其中最小孔径为1m,最大孔径为6m。崇义中桥段以6m直径的3孔钢波纹管涵代替了原有3~16m双幅钢筋混凝土现浇板桥。
2现场数据分析
2.1试验方案
钢波纹管圆周方向由9片波纹钢板拼装成直径为6m的圆管，垂直方向有37片钢板，所有钢板连接采用阶梯形。钢板属Q235A热轧钢板，屈服强度≥235MPa,抗拉强度≥375Pa。
通过布设应变片和土压力计测定不同填土高度下涵管的力学特征，采用ZX布设应变振弦频率检测仪进行数据收集。本文主要对各管路中测区(距钢管端部13.5m处)的断面进行针对性分析。根据对称原则，假定在不同填土阶段两侧管道的受力特征一致，故只选择一侧管道与中间管道进行分析。两管之间最小间距为1m,管顶填土高度3.4m。侧边管道编号1，中间管道编号2，测点位置分别位于管顶，上下部1/2、上下部1/4和管底，应变片和压力盒统一按照管道-测点进行编号，具体如图1所示。

3数值模拟分析
当波纹管管高、壁厚一定时，基于有限元模拟软件对钢波纹管进行数值模拟，分析在不同填土高度时波纹管的受力变形规律及各管之间的应力、应变规律。

4结语
1)通过对实测数据分析，各管道的监测断面在管顶填土高度为1~1.8m时，钢管所受土压应力发生较大变化，开始有一个较快的增加趋势，之后增幅趋于稳定。

（略）

投稿会员：可爱莹