鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)管涵存在自重大、適應(yīng)變形能力差、設(shè)計施工繁復(fù)等缺點,故為了優(yōu)化管涵設(shè)計,鋼波紋管涵開始逐漸應(yīng)用于公路建設(shè)中。

針對鋼波紋涵管和鋼筋混凝土管涵結(jié)構(gòu)特點,先從理論上對比了兩種管涵結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度及變形特性,再采用ABAQUS軟件進(jìn)行三維有限元模擬,選取公路1級汽車荷載的車輛荷載標(biāo)準(zhǔn)值作為車輛荷載,定量分析了兩種管涵結(jié)構(gòu)在使用期間的力學(xué)特性,包括管涵豎向變形、水平收斂變形及Mises主應(yīng)力。

鋼波紋涵管代替鋼筋混凝土管涵的可行性探究

研究結(jié)果表明:(1)鋼波紋管涵可急大程度上分散由荷載所產(chǎn)生的應(yīng)力集中,并且能與土體共同承擔(dān)荷載；而鋼筋混凝土管涵無法很好的分散應(yīng)力,大部分的荷載也將由涵洞結(jié)構(gòu)直接承擔(dān)；(2)采用高強(qiáng)度且適應(yīng)變形能力強(qiáng)的鋼波紋管涵代替鋼筋混凝土管涵,其適應(yīng)地基與基礎(chǔ)變形的能力更優(yōu)；(3)通過三維數(shù)值模擬,對兩種管涵結(jié)構(gòu)的豎向沉降、水平收斂及Mises主應(yīng)力進(jìn)行分析,結(jié)果表明波紋鋼管涵結(jié)構(gòu)的整體性能明顯較好。

鋼波紋涵管施工過程中的技術(shù)內(nèi)容為：預(yù)留拱度設(shè)置、回填土壓實度、管節(jié)間密閉性控制等，消除質(zhì)量隱患及杜絕返工，以實現(xiàn)環(huán)保節(jié)能效益。

1、預(yù)留拱度設(shè)置

埋設(shè)于一般土質(zhì)地基上的波紋管，常會時間性沉降，且往往管身中部大于兩端?？紤]到水流要求和結(jié)構(gòu)整體性，應(yīng)設(shè)置基礎(chǔ)的縱向預(yù)留拱度，以實現(xiàn)管身預(yù)留拱度。預(yù)留拱度大小根據(jù)地基土可能出現(xiàn)的下沉量、涵底縱坡和填土高度等因素綜合考慮，基礎(chǔ)在涵管縱向預(yù)留拱度一般為0.5%～1%（一般情況下取0.6%），醉大不宜大于2%，以確保管身中部不出現(xiàn)凹陷或縱向滑移。

涵管兩側(cè)回填應(yīng)采用砂礫或與路基填料相同的材料。涵管兩側(cè)回填應(yīng)對稱施工，分層回填，每層厚度為20cm。涵管兩側(cè)近處用機(jī)械夯實，管底下方粗砂用“水密法”震蕩器振實。涵管兩側(cè)回填應(yīng)采用振動夯實機(jī)逐層夯實。密實度不小于96%。當(dāng)管頂回填土厚度超過50cm后，采用壓路機(jī)靜壓；填土厚度超過60cm后，采用壓路機(jī)振壓，壓實度不小于96%。

采用粗砂“水密法”振蕩器密實，或采用流態(tài)粉煤灰回填，或水泥漿體澆筑。也可選用更大粒徑不超過3cm的級配碎石回填，用小型夯實機(jī)械斜向夯實，確保管底回填質(zhì)量。

級配碎石夯實，對于大直徑（3m以上）圓管涵，可采用素混凝土或氣泡混合輕質(zhì)土回填，待其固化后再實行其外延部分的正常回填。

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