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鋼波紋管涵洞受力和變形特性離心模型試驗研究

隨著我國公路交通事業(yè)的快速發(fā)展,橫穿高速公路的涵洞數(shù)量日益增多,各式各樣的涵洞結(jié)構(gòu)型式也不斷涌現(xiàn)，在眾多涵洞結(jié)構(gòu)形式中，近年來在涵洞工程中迅速得到發(fā)展和廣泛應(yīng)用的鋼波紋管涵洞由于其自身的柔性、高強度、優(yōu)良的適應(yīng)地基與基礎(chǔ)變形的能力且具有自重輕、運輸方便、施工簡單且施工工期短、造價低、對地基擾動小等優(yōu)點正日益受到工程研究人員的廣泛關(guān)注。但國內(nèi)對其在工程中的受力與變形特性的研究相對起步較晚，在行業(yè)內(nèi)還未形成系統(tǒng)成熟的理論，在此背景之下，本文依托山西龍城高速公路在晉中市榆次區(qū)為高填方路基汛期排水而設(shè)的鋼波紋管涵洞工程，對鋼波紋管涵洞進行了室內(nèi)試驗研究,鑒于離心模型試驗相對其他模型試驗較能真實反映原型的應(yīng)力狀態(tài)，將鋼波紋管模型置于離心應(yīng)力場中，利用傳感器測量其在不同工況下的應(yīng)力應(yīng)變，并結(jié)合有限元分析軟件ANSYS對涵管模型進行數(shù)值模擬，得出在不同試驗工況下其應(yīng)力應(yīng)變的變化規(guī)律，結(jié)果表明:鋼波紋管涵洞的管頂、管側(cè)沿著波形(斷面)方向呈現(xiàn)出不同的應(yīng)力應(yīng)變變化趨勢,波峰和波谷處以及內(nèi)側(cè)和外側(cè)、切向和軸向的應(yīng)力應(yīng)變呈現(xiàn)出管頂與管側(cè)相反的拉壓變化規(guī)律，另外，鋼波紋管的受力在涵管與路基主線夾角、填土高度，涵管直徑變化時呈現(xiàn)出不同的變化規(guī)律，最終經(jīng)分析確定其最佳施工方案，將理論研究成果綜合應(yīng)用到所依托工程中，對鋼波紋管施工技術(shù)的應(yīng)用和推廣起到一定的理論和實踐指導(dǎo)作用。