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柔性波纹涵管的受力特征

文章出处:责任编辑:河北华洁人气:1335发表时间:2014-02-10 16:21:38
 

  1.涵洞刚度
  ①埋地柔性管
  柔性波纹涵管分析和设计中意的三项参数:荷载、土劲性、管劲性。
  土劲性通常以E~(土模量)表示。它是土性质如如土密度、土类型及含水量等的函数。经验证明,土密度是影响土劲性的重要参数。
  ②涵洞刚度
  《公路桥涵设计手册——涵洞》根据涵洞的受力和变形情况,可划分为柔性管和刚性管。
  2.埋地管的受力
  施压在埋地管上的荷载取决于管机构及周围土的劲性。这导致结构物收到土压力,产生挠曲又决定土压力。
  刚性管(混泥土或陶试管)通常假设管主要承受土和车辆垂直压力;水平方向压力可以认为不存在或可忽略不计。对柔性管,当垂直荷载造成管挠曲时,它反过来形成水平支撑土压力。
  一般。Marston荷载理论可用于分析埋地刚性管的受力。
  Marston假设
  ①在沟槽内为一棱柱土体;
  ②回填土和管的沉降,在槽帮上产生剪切力或磨擦力;
  ③黏聚力可忽略不计,研究得出刚性埋地管的受力公式。
  垂直压力N有多少施压在管上,要依据相关的管和土的压缩性(劲度)而定。对高刚性管(陶土、混泥土、厚壁铸铁和其他)侧帮回填土想对于管有很大压缩性时,管将在承担全部荷载N。对荣幸管,施压荷载实际上将小于N,因为柔性管的刚性小于侧帮回填土。
  3.柔性涵管上的受力
  涵洞除承受填土自重外,还承受经路堤传递下来的车辆荷重;当路堤涵顶填土高度在0.5m以上时,填土减弱了车辆荷载对涵洞的动力影响,故《公路桥涵设计手册——涵洞》中不计冲击力。
  涵洞上的荷载还与涵洞施工方法(填土法、开槽法、顶推法等)有关,在计算中予以考虑。高填土路堤增建涵洞时,可采用顶推法施工。新建和改建路基施工中,常采用填土法、开槽法修建涵洞。
  采用顶推法修建涵洞时,由于土拱作用而只须考虑土拱范围内的土对涵洞结构产生的压力。采用填土法修建涵洞时,涵洞安装后,分层修筑路基,涵洞上的垂直压力和水平推力逐渐增加,涵洞的实际压力与填土沉降、地基变形以及涵管本身的变形有关。
  4.柔性管的变形
  对于柔性管,竖向挠度是安装设计控制的关键。
  ①Spangler的衣阿华公式
  ②挠曲延迟及蠕变
  ③Watkins的土应变理论
  5.管的破坏方式
  ①性能
  对于地埋管同多数结构物一样,在设计中常考虑以下性能:管壁破坏(应力)、管壁压屈、挠曲、曲率反向(超挠曲)、应变界限、剪切荷载、疲劳、成分分离。
  ②柔性管的系数
  柔性管的性能通常与挠度相关。系数往往是根据挠度,二不是根据荷载。举例来说,如果水泥内衬管在3%挠度时出现有害裂缝,设计挠度2%时系数就是1.5.设计工程有责任在设计安装工程(管道、弯曲、回填等等)时,使计算的设计挠度不超过2%。
  每种产品会显示不同的性能,通常系数为1.5,或更大一些。对于柔性管,只以挠度作为性能,设计挠度为7.5%系数即为4或更大些。
  ③钢波纹管
  钢波纹管的波纹状管壁可产生较大的惯性矩二获得较大的劲性。已经有许多简化的理论用于埋设波纹钢管的设计。每种理论都,但也有局限性。