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高填土大跨径钢波纹管涵的力学性能与设计方法研究
| 论文题名： | 高填土大跨径钢波纹管涵的力学性能与设计方法研究 |
| 关键词： | 高填土路基;大跨径钢波纹管涵;力学性能;现场试验 |
| 摘要： | 目前的涵洞主要是钢筋混凝土结构，但由于施工繁琐、工期长，而且在使用的过程中会经常出现混凝土板开裂、基础沉降等病害，尤其在高填土路基下更为明显，严重影响结构的正常使用和交通运输安全。因此寻找一种施工简单、承载力强且又经济适用的结构成为工程技术人员的重要任务。 钢波纹管涵结构有效地避免钢筋混凝土结构缺点和不足，该结构有着以下几方面的优势:(1)结构承载能力大，抗变形能力和基础适应能力强:(2)施工速度快，能大幅缩短工期;(3)与混凝土结构相比造价低，管径越大越经济。 本文主要研究内容及成果如下: (1)采用ANSYS有限元建模方法对钢波纹管涵洞进行了数值计算，分析结构在不同施工工况、不同参数、恒活载作用以及地基沉降下的受力特点、变形规律和周围土压力变化情况，结果表明:波纹大小对管涵性能都有一定的影响，板厚主要影响结构受力，填土模量对受力和变形影响都较大。当管顶填土达到14m以上时，管涵的受力和变形明显变缓，活载在管顶填土达到9m左右时可以忽略不计。不对称回填在填土的初始阶段对钢波纹管涵结构的影响最大。一定范围内的地基沉降对管涵的影响不是很大，说明管涵适应地基的能力良好: (2)对高填土下的钢波纹管涵进行现场试验力学性能研究，研究钢波纹管涵在施工阶段的受力和变形变化规律。试验结果表明:管顶填土将形成土拱效应，并随着填土高度的增加逐渐变大，有效地缓解了结构受力和变形的变化，有利于改善结构受力状况; （3)将有限元计算结果与实测数据作对比，结果表明计算结果与试验数据吻合度较好，误差基本满足要求，并通过分析总结提出合理的工程设计方法和施工建议，比如波形的选择，管涵环向拼装缝位置的设计等; (4)通过研究对比国内外各种钢波纹管涵规范，结合工程的实际情况，对现有的钢波纹管设计计算公式进行修正、优化，为国内对钢波纹管涵的设计研究提供一定的参考价值。 |
| 作者： | 廖鑫 |
| 专业： | 桥梁与隧道工程 |
| 导师： | 张阳 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 湖南大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
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