波紋管應(yīng)用于公路工程

1、波紋管應(yīng)用于公路工程 一、工程概況 本文選取某高速大路工程項(xiàng)目多孔鋼波紋管涵的施工安裝，舉行空間有限元仿真分析，探討施工過程中的控制要點(diǎn)。擬應(yīng)用的涵洞為2孔直徑為6.5m的鋼波紋管，壁厚為4.5mm，波距為400mm，波高為150mm，波峰和波谷半徑為90mm，鋼材采用Q345。 二、建立計(jì)算模型 鋼波紋管簡化為板單元，涵洞外圍土體采用六面體8節(jié)點(diǎn)三維實(shí)體單元，土體通過共用節(jié)點(diǎn)的形式與鋼波紋管銜接。為使計(jì)算更符合實(shí)際狀況，波紋管四周采用不同的土體；考慮到實(shí)際施工，對波紋管四周砂土材料特性舉行折減，結(jié)構(gòu)中材料分離及計(jì)算模型如圖1所示。 三、計(jì)算結(jié)果 （1）恒載作用當(dāng)涵洞頂四周土均為砂土?xí)r，在填土

2、恒載作用下，分離取土體彈性模量為20MPa、30MPa、40MPa和50MPa，土體重度為20kN/m3，計(jì)算鋼波紋管的最大變形。當(dāng)土體彈性模量取不同值時(shí)，波紋管變形隨之變化；計(jì)算表明，隨著土體彈性模量的增強(qiáng)，拱頂最大位移呈線性減小趨勢。恒載計(jì)算還表明，當(dāng)考慮不良地基、不計(jì)管頂填土作用時(shí)，結(jié)構(gòu)產(chǎn)生較大的豎向剛體位移，且管涵兩側(cè)土體位移大于管涵部分位移，這部分位移是土體自重產(chǎn)生的，與施工階段分層填筑過程相吻合。 （2）活載作用考慮不同土體，不計(jì)填土作用；參考大路橋涵通用設(shè)計(jì)規(guī)范（JTGD60-2022）中的車輛荷載（總重55t）模擬活載作用，根據(jù)規(guī)范舉行布載，并將車輛后軸車輪作用到管涵頂部，以得

3、到最大變形。在上述車輛荷載作用下結(jié)果顯示，波紋管最大位移消失在拱頂附近，為12.08mm。波紋管等效應(yīng)力較小，最大僅為14.0MPa。由圖3計(jì)算圖示，波紋管底部楔形區(qū)域變形較大，且該區(qū)域土體應(yīng)力亦較大，可見荷載有較大部分經(jīng)該區(qū)域傳遞；因此在施工中應(yīng)對該區(qū)域充分舉行壓實(shí)，以便傳遞荷載更順暢，削減變形。 四、結(jié)論 （1）填土壓實(shí)度在一定程度上能夠反映彈性模量，即壓實(shí)度越大彈性模量越高，而波紋管的變形隨填土彈性模量的增強(qiáng)而削減，故施工時(shí)應(yīng)對填土舉行分層填筑壓實(shí)，達(dá)到較高的壓實(shí)度，以削減變形。（2）在恒載作用下，結(jié)構(gòu)產(chǎn)生較大的剛性位移，且波紋管兩側(cè)土體位移大于波紋管的位移；因?yàn)樵摬糠治灰浦饕钦w位移，又是施工階段的恒載產(chǎn)生的，表明施工恒載對鋼波紋管的影響很小。（3）考慮不良地基影響，在活載作用下，波紋管最大應(yīng)力僅為14MPa，最大豎向變形為12.08mm，可見波紋管的變形起主要控制作用。（4）底部楔形區(qū)域的土體應(yīng)力較大，且該區(qū)域的波紋管變形較大，因此，在施工中應(yīng)加強(qiáng)該區(qū)域填土施工控制。 鋼波紋管橋涵工程的推廣應(yīng)用，不僅可以節(jié)省大量建設(shè)資金，而且可以縮短工期、實(shí)現(xiàn)橋涵小型構(gòu)件設(shè)計(jì)和施工的標(biāo)準(zhǔn)化、生產(chǎn)的機(jī)械化和工廠化，其意義和影響是深遠(yuǎn)的。因此，應(yīng)該引起各級大路主管部門領(lǐng)導(dǎo)的充分重視，樂觀引進(jìn)和開辟鋼波紋管橋涵大路工程設(shè)計(jì)和施工的先進(jìn)