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道路涵洞加固新型施工材料金属波纹管涵的科学应用

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浏览:- 发布日期:2017-12-22 13:34:42【

概 述 公路工程的涵洞一般采用钢筋混凝土制作。现采用金 钢波纹管涵加固代替钢筋混凝土进行涵洞施工在国内是一项新 技术,钢波纹管涵加固以其性能稳定、安装方便、有利环保、造 价低等优点迅速在公路施工中代替钢筋混凝土施工的涵洞, 发展前景非常广阔。 2 历史经验 在公路施工中,应用钢波纹管涵加固代替钢筋混凝土进行 涵洞施工的历史已经有100多年了。1896年,美国率先进 行钢波纹管涵加固通道、涵管的可行性研究。其后,在美国、加拿 大、澳大利亚等国的公路建设中,均采用了钢波纹管涵加固进 行涵洞的施工。1990年,日本高速公路设计,规范制定了钢波纹管涵加固设计技术规范。随着钢波纹管涵加固在世界各地的安装使 用,证明了此种结构在各种使用情况下的通用性。在我国改 革开放后,深圳及大同煤矿开始从国外进口成品钢波纹管涵加固进 行涵洞施工。之后,上海市公路管理处、上海市政工程设计 研究院、上海同济大学对钢波纹管涵加固进行了动、静载试验, 结果表明能满足设计使用要求,填补了国内的空白,且迅速 得到推广应用。钢波纹管涵加固投入到了青海公路施工当中, 三年的实践证明,钢波纹管涵加固在北方寒冷地区完全符合公 路建设当中的涵洞施工要求。 3 理论上分析采用金属波纹涵管的可行性 钢筋混凝土涵洞的刚度很大变形很小,在设计计算中可 将其视为刚体;而钢波纹管涵加固形截面的刚度很小,在荷载作 用下波纹管沿径向发生变形,与土体之间会发生相互作用。 由于土壤的力学性质非常复杂,如何建立计算模型合理描述 各种荷载及土体的相互作用至今还没有一个定论,现采用有 限元对钢波纹管涵加固的变形和应力进行计算,以孔径为2. 5 m (D = 2. 5 m)分最小填方高度为1 m ( h = 1 m)和最大填方高 度为5 m ( h = 5 m)两种情况为例做初步分析。 3. 1 钢筋混凝土涵洞的计算荷载及公式 (1)恒载(土压力) 竖向压力p = KγH ( kPa) (1) 水平压力e =ξγH1 ( kPa) (2) 式中: H为填方高度,由路面至涵洞顶的距离,m; H1 为填方 高度,由路面至涵洞计算位置的距离, m;γ为填料容重, kN /m3 ;ξ为系数取0. 35; K为当H = 1 m时取1. 16;当H = 5 m时取1. 45 (D = 2. 5 m) 。 (2)活载(车对涵洞的压力) 竖向压力qh = 165 ÷2. 5 + h ( kPa) (3) 水平压力e =ξγH1 ( kPa) (4) 式中: H为填方高度,由路面至涵洞计算截面处, m;ξ为系 数取0. 35。


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